笔谈:矢志能源报国的教育家精神

2023年9月9日,习近平总书记致信全国优秀教师代表时,深刻阐释了中国特有的教育家精神:“心有大我、至诚报国的理想信念;言为士则、行为世范的道德情操;启智润心、因材施教的育人智慧;勤学笃行、求是创新的躬耕态度;乐教爱生、甘于奉献的仁爱之心;胸怀天下、以文化人的弘道追求。”我国石油高等教育已经走过70年创业发展的辉煌历程,为新中国石油工业培养了大批优秀人才,凝聚形成了具有鲜明石油特色的精神品格,涌现出一大批践行教育家精神的模范教师。本组文章由我校5位优秀教师撰写,他们各自以在我校学习、教学、科研或管理的丰富经验和切身体会,阐述了对教育家精神的深刻理解和对践行教育家精神的深入思考,诠释了石油教育家精神的独特品质,希望以此引发我校教师对教育家精神特别是石油教育家精神的总结、传承与弘扬,激励广大教师尤其是青年教师以老一辈石油教育家和身边的模范教师为榜样,自觉践行教育家精神和石油教育家精神,努力成为躬耕讲台、铸魂育才的“大先生”,为实现人才强国、能源强国战略培养更多德才兼备的杰出人才。

渤海平台构件疲劳分析的新方法

我国渤海的海冰对海上结构物的作用力，较波浪力尤为重要。海冰作用下，平台管节点构件承受的应力与海冰的破坏形式密切相关。海冰的破坏形式主要有挤压、屈曲、弯曲等。过去在计算应力时，只是按照一种破坏形式；本文综合起来考虑几种破坏形式并存。现有规范中，未给出低温冰载荷作用下的海洋结构用钢的疲劳寿命曲线，本文根据石油大学进行低温随机冰载作用下疲劳裂纹扩展试验的结果，给出了疲劳寿命曲线及其参数。在上述基础上，文章提出了管节点疲劳寿命计算的一种新方法。

随机冰载作用下海上固定平台管节点的疲劳寿命估算

根据冰激振动理论，分析了海冰对海上钻井平台的不同破坏形式．为了解决海洋石油钢结构在低温冰载作用下的疲劳性能问题，进行了室温与低温下随机冰载作用对钢结构疲劳裂纹扩展的试验研究．根据试验结果，计算了平台管节点的疲劳累积损伤和随机冰载的等效应力，提出了综合计算等效应力幅的新方法，给出了管节点的疲劳寿命曲线及其计算参数．这种新的计算方法，考虑了冰载相对时间和相对冰厚的随机性。

海洋石油平台结构系统的疲劳寿命预测

介绍了石油大学提出的海洋石油平台结构系统疲劳寿命预测的方法与步骤 ,并给出了渤海八号固定采油平台的计算实例。

海洋平台用钢A537与温度相关的疲劳裂纹扩展

用断裂力学研究了常幅载荷作用下Ａ５３７钢在２３８Ｋ、２７３Ｋ和３０３Ｋ三个不同温度下的疲劳裂纹扩展特性。发现裂纹的扩展速率与试验温度密切相关，其相关关系满足Ｙｏｋｏｂｏｒｉ公式。试验结果集中在裂纹扩展图上曲线的交点，作为疲劳裂纹扩展的一个临界值，该点意义重大，本文对此进行了详细分析。对不同温度下疲劳裂纹的断口作了宏观和微观分析，发现宏观断口表面与温度密切相关，而微观形貌表现出相同的微空洞聚结的叠波断裂；说明三个温度下均为延性断裂。

采油平台桩腿的疲劳与腐蚀损伤和寿命预测

介绍了在海水腐蚀环境中的疲劳寿命试验 ,给出了试验得出的S—N曲线及da/dN—ΔK曲线 ,得出了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。根据疲劳与腐蚀损伤的综合评价 ,给出了桩腿寿命的预测方法。通过报废平台构件的材料强度试验 。

冰区海洋平台构件的模糊疲劳可靠性分析

为便于冰区海上固定采油平台的设计和对其在服役期间的安全可靠性进行评估 ,运用模糊数学理论和疲劳寿命试验 ,提出了冰区海洋平台构件的安全疲劳寿命计算及其可靠性分析的方法。给出了冰区海浪及海冰载荷作用于平台构件上的随机疲劳应力幅的计算方法 ,分析了平台构件的疲劳累积损伤 ,提出了考虑模糊性之后对Min er法则的修正。据此 ,给出了安全疲劳寿命的估算方法 ,建立了新的模糊疲劳可靠性分析模型。按照此模型 ,给出了平台服役期间构件动态模糊疲劳可靠度的计算方法。疲劳寿命试验及计算实例表明 ,与采用常规的确定性Miner法则计算结果相比 ,按照该文方法计算得出的疲劳寿命更接近于疲劳寿命试验结果。

极端冰载下渤海采油平台的断裂可靠性分析

我国渤海每年约有三个多月的结冰期 ,冰与海上采油平台的相互作用 ,远较波浪为甚。因此 ,冰区固定采油平台的设计以及对服役期平台的评估 ,均需进行可靠性分析 ,而且主要是极端冰载作用下断裂的可靠性分析。文章首先建立了考虑温度效应的剩余强度的可靠性计算模型 ;然后给出了决定构件剩余强度的断裂韧性 CTOD值δc的不同温度下的概率分布 ;同时还给出了取决于冰厚及海冰强度的构件上最大应力的概率分布 ;最后 ,根据计算模型 ,给出了计算平台构件可靠度的方法 ,并结合渤海八号平台评估的计算实例 ,对在役海上采油平台的整体系统 ,进行了安全可靠性分析。

海底管线腐蚀缺陷的安全可靠性评估

建立了海底管线抗腐蚀评估的可靠性分析模型 ,给出了含腐蚀缺陷尺寸的管线许用内压的计算公式 ,提供了描述检测误差、计算误差及环境载荷的概率分布 。

渤海海冰作用下采油平台的模糊疲劳寿命估算

给出了渤海随机海浪及随机海冰载荷作用于平台构件上的随机疲劳应力幅的计算方法,分析了一年中平台构件的累积疲劳损伤,提出了考虑累积疲劳损伤的模糊性之后修正的Miner法则.据此,给出了安全疲劳寿命的估算方法.

单点系泊船形浮动采油装置在海浪中的运动响应分析

确定单点系泊船形浮动采油装置在海浪中的运动响应是确定装于其上的油气分离器分离效率的前提。本文通过简化、得到了单点系泊船形浮动采油装置的力学模型,在此基础上,导出了其运动微分方程式。根据船舶工程中常用的“切片理论”对油轮进行了受力分析,求得了它在纵荡、升沉、纵摇时所受到的相应的惯性力、阻尼力、静水压力引起的恢复力、波浪力。根据相似理论,采用模型试验的方法测得了锚链的张力—拉伸关系,及其函数关系式,从而算出了油轮所受到的锚链系泊力。最后,以一艘十一万八千吨油轮改装的船形浮动采油装置为例,对运动微分方程式进行了求解。为了检验理论分析的结果,以上述装置为原型,进行了单点系泊船形浮动采油装置的模型试验,试验结果和理论分析结果吻合较好。

腐蚀条件下平台桩腿疲劳损伤寿命的预测

介绍了在海水腐蚀环境中海上平台桩腿的疲劳寿命试验 ,得出了桩腿腐蚀试样及光滑试样的S -N曲线及da/dN -ΔK曲线 ,得到了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。根据疲劳与腐蚀两类损伤的综合评价 ,给出了桩腿实际寿命的预测方法。

冰区海上平台管节点疲劳寿命计算的新方法

我国渤海湾的海冰对海上结构物的作用,较波浪的作用尤为重要。海冰作用于近海平台管节点承受的最大应力与海冰的破裂形式密切相关。海冰的破坏形式主要有:挤压、屈曲、弯曲等,过去在计算应力时,只是按照一种破裂形式,本文综合起来同时考虑几种破裂形式。现有规范中,未给出低温冰载荷作用下的海洋结构用钢的疲劳寿命曲线,本文根据石油大学进行低温随机冰载作用下疲劳裂纹扩展试验的结果,给出了疲劳寿命曲线及其参数。文章在上述基础上,提出了管节点疲劳寿命计算的一种新方法。

海洋平台结构整体疲劳寿命的预测

介绍了海洋平台结构整体疲劳寿命预测的方法与步聚 ,给出了平台构件等效疲劳应力幅的简化计算方法和预测疲劳寿命的模型 ,并以渤海八号固定采油平台为例 ,对平台整体疲劳寿命进行了预测与分析。

冰区海上结构物疲劳分析的新概念与计算方法

海冰与海上结构物相互作用所产生的冰激振动可以引起结构物的疲劳失效，给海洋结构物带来严重危害。为此提出了疲劳环境、疲劳工况及疲劳子工况三个新概念，并结合冰区特点，给出了它们的定义与定量描述方法，进而提出了计算疲劳等效应力及预测疲劳寿命的新方法。该方法已编成计算软件，可用于海上结构物的设计及服役期内安全可靠性评估。

A537钢室温与低温下疲劳裂纹扩展的基本控制参数优选

在研究海洋石油平台结构用钢Ａ５３７在室温与低温下疲劳裂纹扩展规律的基础上，用三个不同的控制多数对疲劳裂纹扩展寿命进行了估算，并以计算寿命与试验寿命差值之大小作为衡量标准，优选出各个温度下疲劳裂纹扩展的基本控制参数．研究结果表明，Ａ５３７钢室温疲劳裂纹扩展的基本控制参数为应力强度因子幅值，而低温疲劳裂纹扩展的基本控制参数则为最大Ｊ积分．

热循环疲劳损伤及其简化计算方法

重点研究了热循环所引起的疲劳损伤.从物理本质严格地推证出了热疲劳损伤量及其损伤寿命的计算公式.并在此基础上提出了一种计算热疲劳损伤寿命的简便方法.可以实现用恒温疲劳试验的结果估算热循环疲劳损伤寿命.方便实用.

紧凑拉伸试件的J积分函数解析表达式

对疲劳和断裂分析中的紧凑拉伸试件进行了弹塑性分析,分别建立起弹性状态和弹塑性状态(或塑性状态)下的J积分函数解析表达式,并用所建立的J积分函数估算了渤海石油平台用钢A537在常温下的疲劳裂纹扩展寿命.数值计算的结果和试验结果是吻合的.这说明所建立的J积分函数解析式不仅有效可靠,且足以用来解决疲劳寿命的估算问题.

海洋环境载荷的不确定性分析

海洋环境载荷的分析计算是海上结构物强度保证的基础。海洋环境载荷包括风力、波浪力、海流力、冰力、地震力等，这些力都具有随机性和模糊性，必须对其进行不确定性分析。鉴于此，介绍了风速单参数海浪谱，并提出了对波高及周期统计的模糊分级统计方法，在此基础上给出了全面分析海洋环境载荷不确定性的模糊随机海浪谱及载荷谱的制作方法。

海上浮式采油用的油气水分离器内的液气界面晃动分析

采用面积等效概念,把海上浮式采油用卧式圆柱形油气水分离器,转换成矩形容器,从而简化了内部液体的运动和动力边界条件。据此,对容器在海上浮式采油装置水平运动激励下的液面流动和液气界面晃动规律作分析,求出液气界面晃动的固有频率和响应。这样计算的结果与实验结果和有关文献结论相符。