【摘要】： 自升式平臺(tái)是海上石油開發(fā)的主要工程結(jié)構(gòu)之一。樁腿是自升式平臺(tái)的重要組成部分。樁腿在海洋環(huán)境中會(huì)受到波浪的循環(huán)作用,在樁腿結(jié)構(gòu)上會(huì)產(chǎn)生循環(huán)變化的交變應(yīng)力。雖然應(yīng)力水平低于材料的屈服強(qiáng)度,但是在長期的交變應(yīng)力的作用下,樁腿有可能產(chǎn)生的疲勞破壞。因此對自升式平臺(tái)的樁腿進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析和壽命預(yù)測,有著重要的意義。 本文綜述了海洋平臺(tái)疲勞壽命預(yù)測的研究現(xiàn)狀。研究了樁腿在風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷作用下的受力特點(diǎn)。在建立模型時(shí),提出了平臺(tái)主體的簡化方法。研究了影響樁腿疲勞壽命的各個(gè)因素,提出了計(jì)算自升式平臺(tái)樁腿疲勞壽命的方法。 本文對作業(yè)水深68米的自升式平臺(tái)樁腿進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度計(jì)算與壽命評估。將船體骨架簡化為梁模型,考慮樁腿與船體之間的相互作用,建立了樁腿-船體梁整體分析模型。考慮不同方向的風(fēng)、浪、流的組合,計(jì)算變形和應(yīng)力,得到了樁腿的應(yīng)力分布。采用API規(guī)范對樁腿強(qiáng)度進(jìn)行了校核。計(jì)算得到了樁腿的固有頻率和振型,分析了波浪作用下樁腿發(fā)生共振的可能性。計(jì)算樁腿應(yīng)力響應(yīng)的傳遞函數(shù),采用譜分析的理論并根據(jù)API推薦的S-N曲線,應(yīng)用Miner法則,預(yù)測了樁腿管節(jié)點(diǎn)疲勞損傷和疲勞壽命。 本文計(jì)算分析的結(jié)果表明,樁腿底部的弦桿和與船底板相連的弦桿的應(yīng)力和變形是最大的,最有可能發(fā)生破壞。疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命分析的結(jié)果表明,受波浪影響,樁腿中部管節(jié)點(diǎn)的疲勞損傷最大,疲勞壽命最短,對這些部位的管節(jié)點(diǎn)應(yīng)足夠重視。樁腿底部管節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力未達(dá)到疲勞極限,不會(huì)發(fā)生疲勞損傷。選取不同的應(yīng)力集中系數(shù)重新對疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明,隨著應(yīng)力集中系數(shù)的增大,疲勞壽命將大幅度減少。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：P752
【圖文】：

津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 自升式平臺(tái)環(huán)境載荷分析式中：2g = 9. 8m/s；α 和 β 為兩個(gè)常數(shù)，α =0.081， β =0.74；u 為海平面空 19.5m 處的風(fēng)速，下圖表示了不同風(fēng)速下的 P—M 波浪譜：

2.具有疲勞極限的 S-N 曲線：高壽命區(qū)的 S-N 曲線用直線來表示，斜線的交點(diǎn)即疲勞極限QS ，當(dāng)QS < S時(shí)，構(gòu)件將不產(chǎn)生疲勞損傷。3.Haibach 形式的的 S-N 曲線：高壽命區(qū)的 S-N 曲線用一個(gè)斜率為 m ′ >m）的斜線來表示。三種方法所得的 S-N 曲線如下圖所示：

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 胡雅梅;自升式平臺(tái)疲勞計(jì)算方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

本文編號：2740227