發(fā)布時間：2017-03-31 01:17

  本文關(guān)鍵詞：基于斷裂力學(xué)的導(dǎo)管架平臺疲勞裂紋評估研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：導(dǎo)管架平臺在服役過程中,由于不斷受到海水的腐蝕和不斷變化的環(huán)境載荷的作用,結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生各種損傷,如裂紋、腐蝕等等。這些損傷均可能是導(dǎo)管架平臺整體結(jié)構(gòu)破壞的起因。近年來,我國已有相當(dāng)數(shù)量的導(dǎo)管架平臺服役期限已接近其設(shè)計壽命,并或多或少檢測到裂紋,其斷裂評估和疲勞壽命預(yù)測成為亟待解決的問題。例如,目前中海石油有多座導(dǎo)管架式平臺已服役很長時間,在波浪荷載作用下,大部分平臺已出現(xiàn)疲勞裂紋。海洋平臺導(dǎo)管架是一種典型的焊接結(jié)構(gòu)。這類焊接結(jié)構(gòu)的失效,大多數(shù)是由于焊接接頭的疲勞破壞造成,且多發(fā)生在導(dǎo)管架節(jié)點區(qū)域。導(dǎo)管架管節(jié)點的疲勞破壞主要是由于外界載荷周期性重復(fù)作用的結(jié)果。樁基基礎(chǔ)的導(dǎo)管架平臺結(jié)構(gòu)在波浪載荷作用下,盡管在進行整體結(jié)構(gòu)分析時,所求的應(yīng)力遠遠低于材料的屈服強度,但由于管節(jié)點處存在應(yīng)力集中,產(chǎn)生局部高應(yīng)力,在波浪反復(fù)作用下,管節(jié)點處的焊接缺陷和形成的微小裂紋會逐漸擴展,最后導(dǎo)致管節(jié)點裂紋處發(fā)生斷裂破壞。為了定量評估導(dǎo)管架平臺核心管節(jié)點的疲勞強度和剩余壽命,需要詳細研究裂紋的斷裂行為和擴展速率,以正確判斷這些裂紋的安全度,做到有依據(jù)地最大限度發(fā)揮管節(jié)點的結(jié)構(gòu)潛能,延長導(dǎo)管架平臺的服役期。本文使用疲勞分析與斷裂力學(xué)結(jié)合的方法,依據(jù)BS7910規(guī)范、API RP 2A規(guī)范、Norsok Standard-N004規(guī)范,對海上固定式導(dǎo)管架平臺結(jié)構(gòu)已存在的裂紋進行斷裂評估和疲勞壽命預(yù)測。并編程完成導(dǎo)管架平臺斷裂與疲勞分析軟件。應(yīng)用軟件對某平臺管節(jié)點上的典型裂紋,進行斷裂工程臨界評估(ECA)和基于斷裂力學(xué)的疲勞壽命預(yù)測。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)管架平臺 斷裂評估 疲勞評估 數(shù)值計算 軟件應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U674.38
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 本論文研究的背景和意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 海洋環(huán)境荷載13-14
• 1.2.2 疲勞累積損傷理論14-15
• 1.2.3 裂紋結(jié)構(gòu)的剩余壽命評估的研究進展15-16
• 1.3 海洋平臺結(jié)構(gòu)管節(jié)點疲勞問題的研究16-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 導(dǎo)管架平臺疲勞裂紋評估理論基礎(chǔ)20-63
• 2.1 管節(jié)點與裂紋分類20-23
• 2.1.1 管節(jié)點分類20-21
• 2.1.2 按裂紋的幾何類型分類21-22
• 2.1.3 按裂紋受力及斷裂特征分類22-23
• 2.2 管節(jié)點載荷與應(yīng)力23-33
• 2.2.1 管節(jié)點載荷23-24
• 2.2.2 管節(jié)點應(yīng)力24-25
• 2.2.3 管節(jié)點疲勞分析應(yīng)力的選擇25-27
• 2.2.4 應(yīng)力集中系數(shù)SCF27-29
• 2.2.5 斷裂力學(xué)應(yīng)力29-32
• 2.2.6 斷裂力學(xué)應(yīng)力的選擇32-33
• 2.3 線彈性斷裂力學(xué)裂紋評估33-39
• 2.3.1 線彈性斷裂力學(xué)簡介33-34
• 2.3.2 脆性斷裂的G準則34-36
• 2.3.3 應(yīng)力強度因子K準則36-38
• 2.3.4 G準則與K準則的聯(lián)系38-39
• 2.4 彈塑性斷裂力學(xué)裂紋評估39-46
• 2.4.1 彈塑性斷裂力學(xué)簡介39-40
• 2.4.2 CTOD (Crack Tip Opening Displacement) 斷裂準則40-43
• 2.4.3 J積分斷裂準則43-45
• 2.4.4 FAD (Failure Assessment Diagram) 綜合失效評定45-46
• 2.5 彈塑性斷裂力學(xué)裂紋評估方法46-57
• 2.5.1 一級評定47-49
• 2.5.2 二級評定49-54
• 2.5.3 三級評定54-57
• 2.6 管節(jié)點同一截面多條裂紋共同作用評估57-60
• 2.6.1 裂紋特征化57
• 2.6.2 裂紋交互作用57-60
• 2.7 管節(jié)點裂紋疲勞壽命60-61
• 2.7.1 管節(jié)點疲勞壽命分析方法概述60
• 2.7.2 基于斷裂力學(xué)的疲勞壽命分析方法60-61
• 2.8 基于Miner法則的管節(jié)點裂紋形成壽命61
• 2.9 本章小結(jié)61-63
• 第三章 斷裂力學(xué)數(shù)值計算方法63-85
• 3.1 熱點應(yīng)力與應(yīng)力集中系數(shù)計算63-65
• 3.2 應(yīng)力強度因子計算65-74
• 3.2.1 Newman and Raju方法計算應(yīng)力強度因子66-70
• 3.2.2 復(fù)變函數(shù)法計算應(yīng)力強度因子70-71
• 3.2.3 積分變換法計算應(yīng)力強度因子71-72
• 3.2.4 有限元法計算應(yīng)力強度因子72-73
• 3.2.5 邊界配置法計算應(yīng)力強度因子73-74
• 3.3 小范圍屈服條件下的塑形區(qū)修正74-79
• 3.3.1 塑性區(qū)的形狀和大小74-76
• 3.3.2 有效裂紋尺寸76-78
• 3.3.3 應(yīng)力強度因子的計算78-79
• 3.4 裂紋尺寸增長計算79-81
• 3.4.1 四階龍格-庫塔法79-80
• 3.4.2 裂紋尺寸增長計算80-81
• 3.5 本章小結(jié)81-85
• 第四章 導(dǎo)管架平臺裂紋斷裂疲勞分析與軟件程序系統(tǒng)85-97
• 4.1 SACS原理功能介紹85-86
• 4.2 傳遞函數(shù)86-87
• 4.3 斷裂力學(xué)應(yīng)力的選擇87-88
• 4.4 程序系統(tǒng)計算流程圖88-89
• 4.5 工程實例89-97
• 第五章 結(jié)論與展望97-99
• 5.1 結(jié)論97
• 5.2 展望97-99
• 參考文獻99-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果103-104
• 致謝104-105
• 附件105

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 鄔華芝,高德平,郭海丁;概率疲勞破壞壽命特性研究綜述[J];湖北工學(xué)院學(xué)報;2002年04期

2 歐進萍,肖儀清,段忠東,周道成;基于風(fēng)浪聯(lián)合概率模型的海洋平臺結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度分析[J];海洋工程;2003年04期

3 肖儀清;李利孝;宋麗莉;秦鵬;;基于近海海面觀測的臺風(fēng)黑格比風(fēng)特性研究[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2012年03期

4 陳國明，方華燦;海洋平臺管節(jié)點應(yīng)力強度因子的工程計算模型[J];石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1995年01期

  本文關(guān)鍵詞：基于斷裂力學(xué)的導(dǎo)管架平臺疲勞裂紋評估研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：278547