【摘要】：海洋油氣資源的開發(fā)主要依賴各種形式的海洋平臺。其中,浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(FPSO)廣泛應(yīng)用于我國渤海和南海海域。FPSO船體無動力裝置,依賴于系泊系統(tǒng)實現(xiàn)定位功能和風(fēng)標(biāo)效應(yīng),因此系泊系統(tǒng)性能的優(yōu)劣將直接影響FPSO的工作狀態(tài)。軟剛臂單點系泊系統(tǒng)(SYMS)是我國FPSO最主要的系泊方式之一。近年來由于系泊失效導(dǎo)致的安全事故仍有發(fā)生,系泊系統(tǒng)運動行為及失效模式分析成為研究的重點。目前,水動力學(xué)仿真分析和模型實驗是海洋工程裝備結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計方法。同時,對于軟剛臂單點系泊系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)還需要開展描述其多鉸連接特性的多體動力學(xué)分析。本文建立了軟剛臂系泊系統(tǒng)的多體動力學(xué)方程,得到描述其各單體運動狀態(tài)的微分-代數(shù)方程組。針對微分-代數(shù)方程組求解過程中的約束違約問題,基于祖沖之類方法的思想構(gòu)建了具有求解格式簡單、自動滿足哈密頓體系保辛特性的數(shù)值積分求解方法,對非線性系統(tǒng)具有較高的求解精度。選取了兩組不同海況下的FPSO六自由度實測數(shù)據(jù),計算軟剛臂系泊系統(tǒng)的各單體動力響應(yīng)及其系泊回復(fù)力。計算結(jié)果表明,相較于傳統(tǒng)靜力學(xué)方法,本文方法可獲得動力特性更加明顯的結(jié)構(gòu)真實受力狀態(tài)。同時,結(jié)構(gòu)的運動響應(yīng)與實際監(jiān)測信息相吻合,更好地還原了軟剛臂系泊系統(tǒng)的真實運動狀態(tài)。軟剛臂系泊系統(tǒng)由多個鉸節(jié)點連接構(gòu)成,鉸節(jié)點易損性失效是軟剛臂系泊系統(tǒng)的主要失效模式之一。實測數(shù)據(jù)分析表明,系泊腿的大量橫擺行為是導(dǎo)致軟剛臂上鉸節(jié)點疲勞損傷的主要原因。基于原型監(jiān)測數(shù)據(jù),開展了鉸節(jié)點摩擦磨損試驗研究,得到了鉸節(jié)點接觸面的摩擦系數(shù)變化規(guī)律。進(jìn)而結(jié)合有限元分析開展了鉸節(jié)點長期磨損狀態(tài)下的疲勞壽命研究,計算了熱點應(yīng)力區(qū)域的最大損傷度及平均損傷度。計算結(jié)果表明,鉸節(jié)點在設(shè)計使用壽命期間存在疲勞損傷隱患,疲勞壽命設(shè)計偏于危險。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U674.38

【參考文獻(xiàn)】

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6 劉斌;張曉;;水上軟剛臂系泊系統(tǒng)YOKE失效分析[J];天津科技;2014年01期

7 羅廣恩;崔維成;;不同數(shù)值積分方式對海洋結(jié)構(gòu)物疲勞裂紋擴(kuò)展模擬結(jié)果的影響[J];船舶力學(xué);2013年10期

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10 吳家鳴;;FPSO的特點與現(xiàn)狀[J];船舶工程;2012年S2期

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本文編號：2619174