基于AQWA的轻型张力腿平台型式研究

随着全球能源危机的出现以及陆地现有资源的日益枯竭,各国相继把目光投向了海洋。我国南海水域蕴含丰富的石油资源,开发设计适宜于此水域边际范围(100 m—300 m)水深的海洋平台具有重要的实际意义。结合水动力分析软件ANSYS/AQWA,计算了三种型式的轻型张力腿平台在规则波下六个自由度上的运动响应幅值算子(RAOs)。结合平台的造价以及建造工艺,选取最佳的平台型式,并在不规则波作用下进行数值分析,得到时间历程结果。研究结果对中浅水域张力腿平台的选取具有一定的参考价值。     

新型分离式张力腿平台概念设计

通过对张力腿平台型式、特点及发展历程的分析,提出张力腿平台型式创新及性能优化应遵循主体集中布置、延伸式系泊、最小水线面等趋势,进而提出了新型的张力腿平台概念。该新型平台主体在垂向自平衡与系泊系统分离,且具有最小化的水线面和延伸式系泊等特性。最小化的水线面的概念可以最大限度减小平台在水线面处所受环境载荷。主体垂向分离且自平衡的概念可以同时保证平台的静水回复刚度,并解除平台纵、横荡与垂荡的耦合效应,减小张力腿的“疲劳效应”。主体垂向可以在底部附加垂荡板以控制垂荡。延伸式系泊可以增加平台在纵、横摇方向上的刚度。之后本文又给出了此种平台概念设计的具体流程和要点,并概念设计了一座新型平台。     

TLP张力腿涡激非线性响应

对张力腿平台（简称TLP）的张力腿提出了一种新的数学模型,并在波浪,水流共同作用下对张力腿的横向涡激振动进行了研究,通过实例计算了发生谐持时的响应,同时讨论了应用伽辽金法的项数对精确度的影响,所得结果具有重要的参考价值。     

运用于张力腿平台的海底储油与外输方案研究^①

该文以中国南海莱海上油田的张力腿平台开发方案为背景，研究了依托l于张力腿平台，利用海底储草进行生产原油的储存和外输的流程方案，由于该方案相对经济简单，如能进行工程运用，对于海上边际油田的开发具有重要指导意义。     

基于AQWA的张力腿平台动力响应分析

为研究极端海况下张力腿平台(TLP)的动力响应性能,对一典型传统式TLP平台进行整体设计,并应用势流理论和波浪的辐射/衍射理论,结合水动力分析软件AQWA,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的共同作用,对平台在极端海况下的动力响应进行了数值模拟分析,计算在多个不同入射角波浪作用下的平台六个自由度上运动的幅值响应算子(RAOs),模拟分析在极端海况P-M波浪谱作用下平台的动力响应和张力腿的运动响应.结果表明:波浪入射角的不同对平台垂荡运动的RAOs没有明显的影响,对另外5个方向运动RAOs的幅值有明显影响;张力腿提供的附加刚度,对平台上体纵、横摇及垂荡响应作用明显,对平台纵、横荡及首摇也有一定的限制作用;平台的动力响应主要由波浪荷载引起;张力腿在平台上体带动及流荷载作用下会产生较大幅度运动.总之,在张力腿的有效约束下TLP平台可以避开能量集中的波浪频率,表现出良好的纵、横摇及垂荡性能,而张力腿的安全和性能将成为平台安全和性能的重要指标.     

海洋结构管节点疲劳失效的模糊定义及可靠性分析

根据模糊集合理论的基本原理，在海洋结构管节点的疲劳可靠性分析中引入疲劳失效的模糊定义，并考虑了模糊不确定性的影响，文中采用管节点疲劳可靠性分析的对数正态格式，并根据模糊集合理论中关于模糊事件概率的定义，对疲劳失效概率进行了计算。     

张力腿平台内孤立波载荷及其理论模型

在大型重力式密度分层水槽中,对内孤立波作用下张力腿平台的载荷特性开展了系列实验.基于两层流体内孤立波KdV(Korteweg de Vries)、eKdV(extended KdV)和MCC(Miyata Choi Camassa)理论,建立了张力腿平台内孤立波载荷的理论模型,给出了该理论模型中三类内孤立波理论的适用性条件.研究表明,张力腿平台的内孤立波水平载荷包括立柱与沉箱部分的拖曳力和惯性力,可由Morison公式进行计算,而其竖向载荷主要为竖向Froude Krylov力,可以通过内孤立波诱导动压力在立柱底部及沉箱上下湿表面进行积分计算.系列实验结果表明,在Morison公式中的拖曳力系数与内孤立波诱导速度场的雷诺数之间为指数函数关系,惯性力系数与KC(Keulegan Carpenter)数之间为幂函数关系,而且基于所建立理论模型获得的张力腿平台水平力、竖向力及其力矩的计算结果与系列实验结果吻合.本项研究在系列实验基础上,为海洋工程张力腿平台的内孤立波载荷预报提供了一个实用的理论计算模型.     

冰区海洋平台构件的模糊疲劳可靠性分析

为便于冰区海上固定采油平台的设计和对其在服役期间的安全可靠性进行评估，运用模糊数学理论和疲劳寿命试验，提出了冰区海洋平台构件的安全疲劳寿命计算及其可靠性分析的方法。给出了冰区海浪及海冰载荷作用于平台构件上的随机疲劳应力幅的计算方法，分析了平台构件的疲劳累积损伤，提出了考虑模糊性之后对Miner法则的修正。据此，给出了安全疲劳寿命的估算方法，建立了新的模糊疲劳可靠性分析模型。按照此模型，给出了平台服役期间构件动态模糊疲劳可靠度的计算方法。疲劳寿命试验及计算实例表明，与采用常规的确定性Miner法则计算结果相比，按照该文方法计算得出的疲劳寿命更接近于疲劳寿命试验结果。     

结构系统疲劳可靠性分析方法及其应用

研究了结构系统疲劳可靠性分析方法，建立了结构系统疲劳可靠性分析模型，提出了求取结构系统疲劳主要失效模式的方法，最后，以一海上平台为工程实际算例验证了文中算法的可行性及有效性。     

海洋内孤立波中张力腿平台的水动力特性

基于内孤立波mKdV理论,采用时域有限位移运动方程,结合改进的Morison公式研究了两层流体中内孤立波与张力腿平台(TLP)的相互作用,针对东沙群岛南部海域附近某实测内孤立波特征参数,计算并分析了国际船舶结构力学会议提供的张力腿平台(ISSC-TLP)的内孤立波冲击载荷与运动响应,以及张力腿的张力变化特性.结果表明,内孤立波将对张力腿平台产生突发性的冲击载荷以及大幅度水平漂移运动,并使得张力腿的张力显著增大.     

可靠性疲劳试验方法

本文根据机械零件疲劳破坏的基本性质所建立起来的疲劳强度频率分布与疲劳寿命频率分布之间的数学关系式,提出了一种疲劳试验方法,测定在给定疲劳寿命下机械零件的疲劳强度分布类型,从而便于进行机械零件的疲劳强度可靠性分析。而且这种试验方法具有试验周期短、成功率高的特点。通过对弹簧的疲劳试验,证明了这种可靠性疲劳试验方法是可靠的。     

Welded Tubular Joint Fatigue Reliability Analysis

ＷｅｌｄｅｄＴｕｂｕｌａｒＪｏｉｎｔＦａｔｉｇｕｅＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓＣｈｅｎＸｕＺｈａｎｇＸｉｎｇｆａｎｇＷｕＳｈｅｎｇ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｈｅｍ．Ｅｎｇ．）（ＴａｉｙｕａｎＢｏｉｌｅｒＦａｃ．）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｉｓｐａｐ...     

自升式钻井平台结构疲劳寿命分析

以“南海一号”自升式钻井平台为工程研究对象，提供了一个估算在随机波浪力 作用下平台结构疲劳寿命的实用可行分析方法，编制了相应的计算机程序，对我国海 洋平台结构的可靠性分析具有一定的实际意义。     

疲劳应力与疲劳可靠度计算模型

指出疲劳应力的两类影响因素——横向和纵向因素,以区分疲劳应力的两类分布——横向分布和纵向分布。在不同影响因素作用下应采用不同的可靠度计算模型。提出了Miner定理-干涉模型综合法,该法可计算两类影响因素同时存在时的疲劳可靠度。     

应变疲劳可靠性分析的有限元法

将随机有限元与可靠性理论相结合来计算应变疲劳可靠性．随机有限元采用Taylor展式随机有限元法。可靠性理论采用改进的一次二阶矩法．针对复杂的交变载荷，采用运动强化模型反映塑性应变引起的各向异性和包辛格效应．应力应变曲线以骨架曲线形式表示，描述材料塑性性质和记忆特性，屈服应力增量可用来解决包括材料循环硬化或循环软化影响在内的塑性滞后现象．运用随机有限元计算出局部多轴应力应变的随机响应，推导出了局部应变偏导的迭代格式，从而可求出功能函数的偏导数，根据改进的一次二阶矩法计算可靠度系数．     

焊接结构系统的疲劳可靠性分析

针对工程中常见的焊接结构,建立了一套完整的系统疲劳可靠性评价方法,包括主要失效模式识别,综合失效概率计算.提出了实现结构失效状态转移的间隙元法,在失效的节点间建立间隙元,用接触有限元模拟焊缝开裂面的受力状态,判断起裂源数量和开裂方向.考虑结构的疲劳损伤累积,运用全局疲劳寿命分枝约界法进行结构失效路径搜寻,用点估计法和区间估计法计算结构系统的失效概率.对100 t-22 m龙门起重机主梁焊接结构进行了分析,找出8条主要失效裂纹,并计算了系统的失效概率.     

基于可靠性理论的桅杆焊缝风振疲劳分析

根据某一地区风荷载的分布规律 ,得到不同方向不同风速的累积时间 ,模拟风压脉动时程曲线 ;建立桅杆结构的空间有限元模型 ,计算结构在风荷载作用下的响应 ;得到不同方向不同风速作用下纤绳节点板焊缝的应力循环次数和应力幅 ;根据Miner线性累积损伤准则 ,得到总应力循环次数和等效应力 ;以节点焊缝的极限疲劳循环次数作为随机变量 ,基于可靠性理论 ,计算得到不同服役期节点焊缝的疲劳可靠性 .