本文關(guān)鍵詞：考慮隨機(jī)腐蝕損傷的FPSO船體梁極限強(qiáng)度研究

  更多相關(guān)文章： 腐蝕損傷 加筋板 極限強(qiáng)度 隨機(jī)性 非線性有限元分析

【摘要】：FPSO在生命周期內(nèi)因腐蝕損傷而引發(fā)海上事故不僅給船上工作人員帶來了生命威脅,而且直接造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,甚至?xí)廴竞Ｑ蟓h(huán)境。因此,提高FPSO安全性成為廣大學(xué)者及設(shè)計(jì)人員共同的愿景,這就涉及到FPSO船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的正確評估,尤其是含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)剩余極限強(qiáng)度的研究具有重要意義。本文在軸向壓縮載荷下對含點(diǎn)腐蝕損傷加筋板的剩余極限強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)研究,采用6種不同參數(shù)點(diǎn)腐蝕損傷加筋板試件進(jìn)行試驗(yàn),通過改變試件點(diǎn)腐蝕坑位置、直徑、深度,分析了不同點(diǎn)蝕因素對加筋板屈曲破壞及剩余極限強(qiáng)度的影響,分別對含初始變形和不含初始變形試件數(shù)值仿真計(jì)算,與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析;基于逐步破壞理論,采用非線性有限元法借助ANSYS軟件對含點(diǎn)腐蝕損傷加筋板極限強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算,分別探討點(diǎn)蝕坑位置、直徑、數(shù)目、深度、腐蝕體積不同時(shí)加筋板結(jié)構(gòu)屈曲崩潰方式和應(yīng)力分布,分析點(diǎn)蝕因素對加筋板剩余極限強(qiáng)度的影響;采用非線性有限元法對含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩進(jìn)行研究,計(jì)算FPSO結(jié)構(gòu)分別在中拱、中垂?fàn)顟B(tài)下均勻腐蝕損傷和點(diǎn)腐蝕損傷時(shí)的極限彎矩并探討極限彎矩變化規(guī)律,其中,腐蝕損傷位置覆蓋了船體甲板、舷側(cè)外板、舷側(cè)內(nèi)板、船底板和船底內(nèi)板,分析在外載荷作用下FPSO各結(jié)構(gòu)之間的相互影響;考慮材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)尺寸及點(diǎn)腐蝕尺寸的隨機(jī)性,利用蒙特卡洛法并結(jié)合非線性有限元法分別對加筋板剩余極限強(qiáng)度及FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩進(jìn)行循環(huán)計(jì)算,獲取大量計(jì)算結(jié)果后根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)知識得到概率密度散點(diǎn)圖,選取合適的概率密度曲線對散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合,并對隨機(jī)變量進(jìn)行靈敏度分析。本文研究結(jié)果表明點(diǎn)腐蝕削減了加筋板極限承載能力,部分加筋板的加強(qiáng)筋并非同時(shí)屈曲失效,在先后崩潰期間有一定的時(shí)間間隔,試驗(yàn)結(jié)果與有限元仿真結(jié)果較為吻合,初始變形對加筋板極限強(qiáng)度有很大影響;不同參數(shù)點(diǎn)蝕坑影響了加筋板應(yīng)力分布,削弱了結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度,改變了試件屈曲破壞方式,點(diǎn)蝕坑位于板中時(shí)加筋板極限強(qiáng)度被削弱的程度比點(diǎn)蝕坑位于板兩側(cè)時(shí)大,點(diǎn)蝕影響因素(直徑、數(shù)目、深度、體積)對加筋板極限強(qiáng)度有顯著影響,可近似看成二次單調(diào)函數(shù)關(guān)系,影響因素的數(shù)值越大,加筋板剩余極限強(qiáng)度越小;在中垂或者中拱極限狀態(tài)下,FPSO結(jié)構(gòu)只有部分構(gòu)件達(dá)到了材料的屈服極限,無論中垂還是中拱,在腐蝕作用下,FPSO結(jié)構(gòu)彎矩的變化具有很明顯的規(guī)律,隨著腐蝕損耗年限的增加,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的削弱量也隨之加大,當(dāng)均勻腐蝕損失的結(jié)構(gòu)體積與點(diǎn)腐蝕損失的結(jié)構(gòu)體積相同時(shí),含均勻腐蝕FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩略大于含點(diǎn)腐蝕FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩;用傳統(tǒng)方法擬合加筋板極限強(qiáng)度概率密度函數(shù)、在中垂?fàn)顟B(tài)下用傳統(tǒng)方法擬合FPSO復(fù)雜結(jié)構(gòu)極限彎矩概率密度函數(shù)、在中拱狀態(tài)下擬合的極限彎矩概率密度函數(shù)均服從正態(tài)分布。極限彎矩隨點(diǎn)蝕深度的增大而減小,與中垂?fàn)顟B(tài)相比,中拱狀態(tài)時(shí)點(diǎn)蝕損傷對極限彎矩的影響程度更大,可以通過降低點(diǎn)蝕損傷程度來提高結(jié)構(gòu)極限彎矩。
【關(guān)鍵詞】：腐蝕損傷 加筋板 極限強(qiáng)度 隨機(jī)性 非線性有限元分析
【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
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-23
• 1.1 選題背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究概況15-22
• 1.2.1 腐蝕研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.2 含腐蝕損傷結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 現(xiàn)有研究的不足21-22
• 1.3 論文的主要工作22-23
• 第2章 含點(diǎn)蝕損傷加筋板剩余極限強(qiáng)度試驗(yàn)研究23-46
• 2.1 引言23
• 2.2 加筋板材料拉伸試驗(yàn)23-25
• 2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備及條件23-24
• 2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果24-25
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)25-30
• 2.3.1 試驗(yàn)試件25-28
• 2.3.2 初始變形檢測28-29
• 2.3.3 測點(diǎn)及數(shù)據(jù)采集29-30
• 2.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析30-37
• 2.4.1 試件1和試件2試驗(yàn)結(jié)果分析30-32
• 2.4.2 試件3和試件4試驗(yàn)結(jié)果分析32-34
• 2.4.3 試件5和試件6試驗(yàn)結(jié)果分析34-37
• 2.5 試驗(yàn)試件剩余極限強(qiáng)度數(shù)值方法分析37-43
• 2.5.1 有限元模型37-38
• 2.5.2 初始變形模擬38
• 2.5.3 邊界條件38-39
• 2.5.4 有無初始變形模型有限元數(shù)值分析39-43
• 2.6 有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比43-45
• 2.7 本章小結(jié)45-46
• 第3章 含點(diǎn)蝕損傷加筋板剩余極限強(qiáng)度數(shù)值仿真分析46-64
• 3.1 引言46
• 3.2 幾何特性及材料參數(shù)46-47
• 3.2.1 加筋板模型的特性參數(shù)46-47
• 3.2.2 點(diǎn)蝕坑的幾何特性47
• 3.3 不同影響因素下的點(diǎn)蝕損傷加筋板極限強(qiáng)度分析47-62
• 3.3.1 點(diǎn)蝕位置對加筋板剩余極限強(qiáng)度的影響48-50
• 3.3.2 點(diǎn)蝕直徑對加筋板剩余極限強(qiáng)度的影響50-53
• 3.3.3 點(diǎn)蝕坑數(shù)目對加筋板架剩余極限強(qiáng)度的影響53-55
• 3.3.4 點(diǎn)蝕坑深度對加筋板剩余極限強(qiáng)度的影響55-57
• 3.3.5 點(diǎn)蝕坑損失的體積對加筋板架剩余極限強(qiáng)度的影響57-62
• 3.4 本章小結(jié)62-64
• 第4章 含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩研究64-74
• 4.1 引言64
• 4.2 點(diǎn)蝕損傷FPSO艙段結(jié)構(gòu)有限元模型64-65
• 4.2.1 含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)分析模型65
• 4.2.2 含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)工況65
• 4.3 FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩分析65-73
• 4.3.1 含均勻腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩65-69
• 4.3.2 含點(diǎn)腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩69-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第5章 考慮材料參數(shù)、構(gòu)件尺寸及點(diǎn)蝕隨機(jī)特性FPSO結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究74-90
• 5.1 引言74
• 5.2 研究方法74-75
• 5.3 典型加筋板極限強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析75-81
• 5.4 FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析81-88
• 5.5 本章小結(jié)88-90
• 總結(jié)與展望90-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果96-97
• 致謝97

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