本文關(guān)鍵詞：壽命期內(nèi)基于FPSO極限強度的可靠性研究

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【摘要】：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在其服役期間發(fā)生的災(zāi)難性事故不僅嚴(yán)重危害工作人員的人身安全,而且會造成巨大的經(jīng)濟損失以及嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此需要在船舶設(shè)計的初始階段考慮船舶全壽命周期內(nèi)的極限強度,傳統(tǒng)的強度校核都是采用確定性方法,由于確定性方法沒有考慮到各個因素的不確定性,需要采用以概率論為基礎(chǔ)的可靠性分析方法。本文采用非線性有限元法對受軸向壓縮載荷的含裂紋腐蝕損傷加筋板剩余極限強度分析,考慮了裂紋腐蝕相對位置分布、腐蝕數(shù)目、裂紋長度、腐蝕坑半徑等因素對剩余極限強度的影響,并與試驗結(jié)果對比;在此基礎(chǔ)上對含裂紋腐蝕損傷的FPSO艙段進行剩余極限強度分析,并對其進行可靠性分析。具體研究內(nèi)容如下:(1)采用非線性有限元法計算含裂紋腐蝕損傷加筋板的剩余極限強度,考慮網(wǎng)格尺寸、裂紋腐蝕相對位置、腐蝕坑數(shù)目、裂紋長度、腐蝕坑半徑等因素對加筋板剩余極限強度的影響。計算結(jié)果表明,裂紋長度的改變對其剩余極限強度的影響最為明顯,網(wǎng)格尺寸以及裂紋腐蝕相對位置對其剩余極限強度的影響較小。(2)根據(jù)有限元計算結(jié)果設(shè)計含裂紋腐蝕損傷加筋板試件,進行軸向壓縮試驗,測量加筋板主板的初始變形,將試驗結(jié)果與加入初始變形的有限元結(jié)果對比分析發(fā)現(xiàn),試驗結(jié)果與有限元結(jié)果較吻合,說明有限元方法的可行性。(3)為了研究FPSO艙段的極限強度,選取完整結(jié)構(gòu)一個肋位半船模型、一個肋位全船模型、四個肋位全船模型、四個肋位中間加入橫向框架四種模型進行非線性計算,分析模型范圍的選取對計算結(jié)果的影響;分析完整結(jié)構(gòu)、只含裂紋、只含腐蝕、含裂紋腐蝕艙段中拱/中垂?fàn)顟B(tài)下的應(yīng)力分布以及極限彎矩變化規(guī)律;考慮腐蝕隨使用年限的變化,分析了10年、15年、20年點蝕對艙段剩余極限強度的影響,并與20年的均勻腐蝕對比分析,發(fā)現(xiàn)點蝕對整個結(jié)構(gòu)的極限強度影響較小,而均勻腐蝕對整個結(jié)構(gòu)的極限強度影響較明顯。(4)分析船體極限強度、靜水彎矩、波浪彎矩的統(tǒng)計特征,選取屈服極限、彈性模量、板厚等隨機變量,采用Monte Carlo法隨機抽樣技術(shù)抽取100組數(shù)據(jù)并結(jié)合ANSYS軟件,獲得船體極限強度的統(tǒng)計特征;再由這100組數(shù)據(jù)以及計算結(jié)果通過響應(yīng)面法擬合出船體極限強度的一次項、二次項、交叉項的函數(shù)關(guān)系式,采用一次二階矩法計算出船體結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)以及失效概率。發(fā)現(xiàn)中拱狀態(tài)下的可靠度總是大于中垂?fàn)顟B(tài)下的可靠度,響應(yīng)面法計算可靠度更保守。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661.43

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