FPSO上鉸節(jié)點疲勞研究及原型監(jiān)測方案設(shè)計.pdf

1、碩士學(xué)位論文FPSO上鉸節(jié)點疲勞研究及原型監(jiān)測方案設(shè)計上鉸節(jié)點疲勞研究及原型監(jiān)測方案設(shè)計FatigueFailureAnalysisProtoTypeMonitingSchemeDesignoftheUpperHingeJointofFPSO作者姓名：李文遠(yuǎn)學(xué)科、專業(yè)：工程力學(xué)學(xué)號：21403084指導(dǎo)教師：武文華完成日期：2017.04.27大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I

2、摘要FPSO（FloatingProductionShtageOffloading）海洋石油平臺在我國應(yīng)用比較廣泛，其石油開采量占我國海洋石油產(chǎn)量的75%。海洋結(jié)構(gòu)在服役期間出現(xiàn)的疲勞失效問題為海洋平臺的安全生產(chǎn)帶來較大安全隱患。海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的不準(zhǔn)確性導(dǎo)致其真實服役時間低于自身設(shè)計壽命，海洋環(huán)境荷載的非平穩(wěn)性、時變性等特點是海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨的較大問題。本文針對塔架軟剛臂系泊系統(tǒng)上鉸節(jié)點服役過程中出現(xiàn)的疲勞磨損問題，基于原型監(jiān)測對

3、鉸節(jié)點疲勞壽命進(jìn)行研究，同時，發(fā)展出一種基于原型監(jiān)測技術(shù)的鉸節(jié)點疲勞壽命實時預(yù)估方法。傳統(tǒng)的疲勞壽命設(shè)計中對鉸節(jié)點的荷載和邊界條件的確定均依據(jù)水動力學(xué)計算獲取，本文基于原型監(jiān)測數(shù)據(jù)分析獲取結(jié)構(gòu)的荷載工況，荷載和邊界條件與實際工況更加相符。另外，還考慮了結(jié)構(gòu)服役過程中其自身力學(xué)屬性隨時間的變化，分析不同摩擦系數(shù)對結(jié)構(gòu)疲勞壽命產(chǎn)生的影響，證明了傳統(tǒng)設(shè)計中不考慮結(jié)構(gòu)的時變性是偏于危險的。同時，鉸節(jié)點疲勞壽命實時預(yù)估方法是基于原型監(jiān)測數(shù)據(jù)對鉸結(jié)

4、構(gòu)往復(fù)運動的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)構(gòu)疲勞壽命的預(yù)估更加準(zhǔn)確。本文針對FPSO鉸節(jié)點的疲勞失效問題，利用有限元軟件根據(jù)鉸節(jié)點的實際荷載工況進(jìn)行計算，獲得指定角度下鉸節(jié)點的疲勞壽命。根據(jù)實驗獲取結(jié)構(gòu)磨損狀態(tài)下的摩擦系數(shù)變化范圍，對鉸節(jié)點不同摩擦系數(shù)下的疲勞壽命進(jìn)行分析，證明了鉸節(jié)點摩擦系數(shù)變化對結(jié)構(gòu)疲勞壽命產(chǎn)生較大影響。利用鉸節(jié)點往復(fù)運動行為中結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布規(guī)律，根據(jù)現(xiàn)場實際情況建立鉸節(jié)點的熱點應(yīng)力監(jiān)測方法，對鉸節(jié)點內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，對結(jié)構(gòu)接觸面屬