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。     

复杂载葆下的疲劳寿命估算

从疲劳过程本质上是材料静强度不断退化过程的观点出发，建立了一个强度退化模型，将模型应用于两级、多级和随机载荷下疲劳寿命估算，经试验和算例验证，表明该方法是合理可行的。     

变幅循环加载下的疲劳寿命估算

根据等效载荷概念分析了在４级应力谱载荷作用下疲劳裂纹扩展试验的结果。本文根据Ｐａｒｉｓ定律推导出等效载荷计算公式,研究结果表明该等效载荷法对疲劳寿命估算较为合理,更符合工程实际。本文的分析方法可为缺陷评定提供有意义的参考。     

结构疲劳寿命估算的计算机仿真

采用人工神经物方法描述了材料在疲劳损伤过程中的性能变化,将材料的疲劳过程看作一个离散事件,建立了既能反映累积损伤的非线性效应,又能反应映材料循环特性的疲劳损伤累积模型。     

随机载荷下疲劳寿命的估算

本文论述了高周疲劳构件在平稳随机载荷作用下寿命预估的频域分析法,在现有文献和理论的基础上,给出了宽带高斯应力作用下,由危险点应力过程的自功率谱函数直接估算疲劳寿命的公式,并作了初步验证,适用于工程设计阶段和解决危险点应力-时间历程难以实测的疲劳问题.     

随机冰载作用下海上固定平台管节点的疲劳寿命估算

根据冰激振动理论，分析了海冰对海上钻井平台的不同破坏形式．为了解决海洋石油钢结构在低温冰载作用下的疲劳性能问题，进行了室温与低温下随机冰载作用对钢结构疲劳裂纹扩展的试验研究．根据试验结果，计算了平台管节点的疲劳累积损伤和随机冰载的等效应力，提出了综合计算等效应力幅的新方法，给出了管节点的疲劳寿命曲线及其计算参数．这种新的计算方法，考虑了冰载相对时间和相对冰厚的随机性，能提高寿命估算的精确度     

桥式起重机吊钩横梁的疲劳寿命估算

以某库房32 t桥式起重机的吊钩横梁为研究对象,通过有限元分析和现场实测确定吊钩横梁危险部位应力与起重量的关系;并通过监测起重机的工作循环次数和起重量获取吊钩横梁危险部位的应力谱.在此基础上,结合材料的P-S-N曲线,利用线性累积损伤理论对吊钩横梁进行了疲劳寿命估算.     

潜艇耐压壳疲劳寿命的断裂力学估算方法

本文应用断裂力学理论和方法研究潜艇耐压壳结构疲劳寿命问题;由疲劳裂纹扩展特性导出了潜艇耐压壳结构疲劳寿命的估算公式和方法.实例计算的结果表明本文的探索是成功的.     

Zr-4合金薄片材料的应变疲劳与寿命估算

完成了Zr 4合金漏斗形薄片小试样的横向等幅应变疲劳试验;根据试验分析和弹塑性有限元分析,提出了弹、塑性形状因子和等效泊松比的概念,发展了漏斗形薄片小试样横向应变向轴向应变换算的局部应变等效方法,并推荐了两种简化等效方法;由应变等效方法和疲劳试验结果,得到了Zr 4合金的M C(Man son Coffin)寿命估算模型.研究表明,对于漏斗形薄片小试样,按国标推荐的应变换算公式得到的M C模型对Zr 4合金的应变疲劳寿命预测过于安全,而由推荐的两种简化方法得到的M C模型对寿命估算有1～2倍的合理安全余量.     

海洋平台振动采集的超低频无线传感器设计

海洋平台结构体积庞大、构造复杂、造价昂贵,所处的服役环境恶劣,对海洋平台振动响应进行快速检测、分析、诊断和维护,已成为平台安全运营的必要措施和手段.本文结合无线传感器网络和数据挖掘技术,进行了平台快速检测超低频无线传感器的设计:首先,分析了平台振动测试超低频、快速性的要求;其次,采用模块化方法,完成了超低频传感器机理分析、微处理系统、无线系统、电源管理系统的设计,并集成为无线加速度传感器节点;最后,分析了节点软件功能,采用数据挖掘分类和预测方法来加以实现.所设计无线加速度传感器节点,具有超低频、高分辨率的特性,能够满足海洋平台结构振动响应数据的精确和快速测量与诊断需求,具有很好的应用前景.     

海洋平台往复压缩机振动特征研究

为研究海洋平台往复压缩机的振动特征,应用谐波小波包变换对往复压缩机的振动进行分析,探讨不同频率下振动信号的能量分布特征.结果表明,在水平方向和垂直方向,往复压缩机振动能量主要集中在25 Hz和50 Hz的低频处,其他频率振动能量小,变化平稳;在轴向,往复压缩机振动能量向中高频扩展,在225 Hz处出现较大值.因此,谐波小波包变换可用于往复压缩机振动特征研究.     

钢筋混凝土桥面板疲劳寿命评估

为确保桥梁使用安全,对混凝土桥面板进行疲劳寿命评估十分迫切.基于疲劳损伤累积理论和混凝土桥面板车轮移动疲劳加载下试验数据,并引入模型相关系数,用来考虑桥面板实际寿命和试验寿命的差异,建立了混凝土桥面板疲劳寿命预测模型,对混凝土桥面板的疲劳寿命进行评估.分析比较了采用英国BS5400、欧洲规范Eurocode和美国AASHTO规范中标准疲劳车评价混凝土桥面板疲劳寿命的差异性,以及车辆超载对桥面板使用寿命的影响.计算结果表明:疲劳标准车技术参数对混凝土桥面板的疲劳寿命影响较大,应研发适用于桥面板疲劳分析的车辆荷载模型;在没有实桥调查数据情况下,建议优先采用BS5400规定的车轮活载频谱值;当车辆超载20％以上时桥面板寿命下降显著,超载40％以上时桥面板寿命将低于10年,因此在桥梁运营中应严格禁止超载20％以上车辆的通行.     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

海洋平台检测的无线低频振动传感器设计与验证

海洋平台是海上石油资源开发的基地,对其进行低频振动检测获得振动数据是判定结构损伤的基础.基于此,开发了一种应用在海洋平台结构中的无线低频振动传感器与采集系统.首先,采用模块化方法研制了无线低频振动传感器,并详细阐述了低频加速度传感器的选择与电源电路等模块的设计;其次,完成了无线低频振动传感器的嵌入式程序与主控端PC机上采集软件设计;最后,在振动台上完成了海洋平台振动无线测试模拟实验.实验结果表明：设计的无线振动传感器具有精度高、布设容易、低频性能好、可靠性高等特点,适用于海洋平台的低频振动快速检测.     

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。     

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Min er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。     

基于断裂力学理论的重力坝使用寿命估算

针对重力坝坝踵裂缝处于工一Ⅱ复合型状态的特点,引入相当应力强度因子概念并结合Pails公式,用断裂力学理论和方法对重力坝寿命估算进行了初步探讨,给出了重力坝寿命估算的计算公式．该公式在理论上有一定的合理性,有助于改进坝工技术,提高坝工建筑物安全等级评估的准确性．     

直立腿海洋平台冰激振动响应参数敏感性分析

为研究直立腿海洋平台冰激振动响应对海冰参数的敏感性,考虑海冰参数值的发生概率,设计三因素-五水平正交模拟方案.根据冰荷载功率谱密度函数,采用简谐波叠加法生成冰荷载时程数据,使用SACS软件建模,计算结构动力响应,并进行极差分析、方差分析和相关性分析.研究结果表明:直立腿海洋平台冰激振动响应对海冰漂流速度的敏感性可忽略不计,对海冰强度和冰排厚度的敏感性较高,并且对海冰强度的敏感性要低于对冰排厚度的敏感性;冰厚对最大基底剪力影响最大,对最大倾覆力矩影响最小;强度对最大倾覆力矩影响最大,对顶层加速度影响最小.研究结论可为冰区海洋平台的设计提供一定的参考.     

一种新的灰神经网络及其在海洋平台振动控制中应用

针对灰色理论预测精度比较低和神经网络结构很难确定等问题,首次提出一种基于新的效果测度的灰局势决策理论,并据其构造神经网络的拓扑结构,确定神经网络的各层神经元个数及神经元的输入输出运算.将灰神经网络作为自适应预测逆控制器用于导管架式海洋平台的振动主动控制中,数值仿真结果表明,构造的灰神经网络泛化能力强,提出的控制方法可有效地控制导管架式海洋平台顶部在随机外荷载作用下产生的位移响应.