谱载下基于模糊Miner法则的疲劳寿命估算

在载荷谱中 ,当疲劳应力稍低于疲劳极限时 ,对构件是否造成损伤呈现出某种“模糊”过渡状态 .运用模糊数学的隶属函数 ,建立了考虑“模糊”损伤状态的Miner法则 .按照常规Miner法则和模糊Miner法则 ,分别给出了程序块谱作用下疲劳寿命的估算公式 .实例估算与试验结果的对比表明 :采用模糊Miner法则 ,可使疲劳寿命的估算误差减少 1 8.33% .

焊接构件低温疲劳P-S-N曲线的研究

焊接构件的低温P S N曲线是冬季构件抗疲劳设计的基础 .在PLG 3 0 0kN高频疲劳试验机上 ,测定了在 - 2 5℃环境下 4种应力水平对应的焊接构件的疲劳寿命 ,并得出了其中值S N曲线 .采用小样本实验的单侧容限分析方法 ,利用对数疲劳寿命变异系数的经验取值 ,得出了焊接构件的低温P S N曲线 .这种方法既简便又经济 ,但需要由进一步的实验来完善 .

海洋钻井隔水管的动力响应

海洋钻井隔水管在交变载荷波浪力作用下发生振动，从而偏离原来的位置，严重时可使钻具遭到破坏，造成钻井中断。采用泛函变分法导出了隔水管的振动微分方程。利用微分方程和边界条件可确定动力响应的通式，将通式代入泛函并求极值，即可得出具体条件下隔水管的动力响应。东海水深２００米，海浪最大波高１５米，周期１３秒。按这种极限海况，应用上述方法对在东海作业的“勘探３号”隔水管的动力响应进行了计算，结果表明，该隔水管中上部距海底１４２米处有最大振动位移３．０６米。

构件可靠度与平均安全系数的研究

构件可靠度的研究是结构可靠性分析的基础 ,其正确的计算方法对结构的安全可靠性评定具有重要意义 .以应力 强度干涉模型为基础 ,探讨了当构件的应力和强度按不同分布时 ,构件可靠度和平均安全系数的计算方法以及二者之间的关系 .计算表明 :当构件的应力和强度按正态分布或其它分布处理时 ,对构件平均安全系数的影响很小 ,而对构件可靠度有较大的影响 .对一般构件来讲 ,应力和强度采用正态分布是合理的 ,且偏于安全 ;对可靠度要求很高的构件来讲 。

海洋平台焊接接头低温疲劳裂纹扩展速率研究

针对海洋平台在交变载荷作用下的低温疲劳问题，对焊接接头处的低温疲劳裂纹扩展速率（da／dN）进行了研究。试样所用材料为海洋平台用钢ASTMA131，试样焊接接头的焊接工艺与实际管节点焊接工艺相同。试样接头部位承受弯曲循环载荷，试验环境温度分别为－25℃和20℃。通过对试验数据的处理，得出了低温和室温下的两条da／dN－ΔK曲线。结果表明，两曲线有一交点ΔKp，当应力强度因子幅值ΔK＜ΔKp时，低温环境下试样的da／dN低于室温，结构物偏于安全；当ΔK＞ΔKp时，低温环境下试样的da／dN大于室温，结构物偏于危险。

海洋工程用钢的低温S-N曲线

介绍在PLG－300kN高频疲劳试验机上配备低温环境室及控制系统，对海洋工程用钢（ASTMA131）两种焊接形式下的板状试样进行的低温（－25℃）疲劳试验。试验结果表明：疲劳断裂部位均发生在焊趾处，十字型板状焊接在本试验机上试样的疲劳性能明显低于对接型。同时，给出的S－N方程供工程设计参考。

海洋平台用钢板状焊接接头的低温疲劳试验

在ＰＬＧ－３００ＫＮ高频疲劳试验机上配备低温环境室及其控制系统，对海洋平台用钢（Ａ５３７）焊接接头在低温和室温下进行了疲劳试验。试验结果表明：在高应力幅区，当应力幅值大于低温安全临界应力幅值时，低温环境会降低焊接接头的疲劳寿命，安全性差；在低应力幅区，当应力幅值小于低温安全临界应力幅值时，低温环境反而会增加焊接接头的疲劳寿命，安全性好。在低温环境中，大的交变载荷对接头的疲劳强度影响很大。

T 型焊接接头的低温P—da/dN—ΔK曲线

T型焊接接头是海洋工程中较为典型的结构细节 ,研究其低温P—da dN—ΔK曲线 ,对确定焊接构件在冬季服役时的检修周期具有重要意义。在 10 0吨MTS电液伺服材料试验机上进行了 3件T型焊接接头的低温疲劳裂纹扩展试验 ,测出了其中值da dN—ΔK曲线。通过小样本试验的理论推导与计算 ,利用变异系数CV 的经验取值 ,初步得出T型焊接接头的低温P—da

低温环境下海洋平台管节点的断裂力学分析

从冬季导管架海洋平台服役的工程实际出发 ,分析研究了管节点的低温疲劳裂纹扩展速率 ,给出了管节点表面裂纹扩展的主要控制变量应力强度因子的计算公式。经过对比和计算 ,得出了在 -2 5℃低温环境下管节点da/dN -ΔK关系式中材料参数c和m的具体值 ,为冬季海洋平台管节点剩余疲劳寿命的估算和安全性评估提供了依据。

基于模糊失效准则的构件可靠度评定技术研究

机械构件从安全到失效存在中间过渡状态,对于重要构件,需要考虑这种状态才更符合实际。基于模糊失效准则,给出了干涉变量服从正态分布以及失效过程服从3种不同隶属函数下的模糊可靠度评定方法。对于更为一般的情况,可采用数字仿真的方法来评定构件的模糊可靠度。计算结果表明,选用不同的隶属函数,对模糊可靠度影响不大;选用不同的模糊区间,对模糊可靠度影响较大;随着仿真次数的增加,模糊可靠度的准确度有所提高。

海洋平台焊接构件的安全裂纹扩展寿命研究

低温环境下海洋平台构件的安全裂纹扩展寿命,是冬季海洋平台构件安全检测与可靠性评定的基础。利用概率统计的方法,得出了在小样本试验条件下,当疲劳裂纹扩展寿命服从对数正态分布时安全寿命与中值试验寿命之间的关系式。在1000kN的MTS电液司服材料试验机上,测定在-25℃环境下,海洋平台用钢(A131)焊接构件试样在拉拉疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率。利用对数裂纹扩展寿命标准差的经验取值,得出海洋平台焊接构件对应一定置信度下不同安全概率的低温疲劳裂纹扩展寿命。

低温环境下导管架管节点疲劳设计曲线的修正

通过管节点模型试样的低温和常温疲劳试验,得出了低温环境对试样疲劳S-N曲线的影响系数。经过理论修正,初步得出了管节点的低温S-N曲线。结果表明:不同的应力区域,低温对管节点疲劳寿命的影响是不同的。

海洋石油钢结构焊接区域的疲劳损伤研究

以损伤力学为基础,导出了单向应力状态下损伤因子和损伤面积的关系式。试验结果表明:焊接区域的疲劳损伤是非线性的,海洋石油钢结构疲劳寿命估算宜采用非线性的疲劳损伤数学模型。

A131钢焊接接头安全疲劳寿命的实验研究

低温环境下焊接接头的安全疲劳寿命,是冬季海洋平台构件抗疲劳设计与可靠性评定的基础。利用概率统计的方法,得出了在小样本实验条件下,当疲劳寿命服从对数正态分布时安全寿命与中值实验寿命之间的关系。在PLG-300 kN高频疲劳试验机上,测定了在-25℃环境下海洋用钢(A131)焊接接头试样在5种不同应力水平下的疲劳寿命,并得出了其中值S-N曲线。利用对数疲劳寿命标准差的经验取值,得出了焊接接头对应一定置信度下不同安全概率的低温疲劳寿命表达式。结果表明,利用此关系式可以大大减少实验的样本数目。从低温疲劳实验的相关系数可以看出,用线性拟合来回归中值S-N曲线是成功的,而且根据不同的安全概率,可以计算出不同的安全疲劳寿命。

承载构件模糊可靠度评定方法研究

对于石油机械结构的关键承载构件,较为准确地评定其安全可靠度对机械结构的安全运行是个基础工作。在实际工程上,承载构件从完全许用到完全不许用之间存在中间过渡过程,呈现出亦此亦彼的模糊性。利用模糊隶属函数,描述了承载构件真实的失效状态,给出了基于模糊失效准则的构件可靠度评定的一般公式,并给出了3种隶属函数下模糊可靠度的计算公式。研究表明,对于关键承载构件,采用模糊可靠度评定方法更为客观;选用不同的隶属函数,对模糊可靠度的评定结果影响不大;选用不同的模糊区间,对模糊可靠度的评定结果有较大影响。

海洋工程构件的低温da/dN曲线

：在１００ｔＭＴＳ型电液伺服材料试验机上，分别做了海洋工程构件在弯曲和拉伸循环载荷作用下的疲劳裂纹扩展试验，得出了在低温环境下（－２５℃）两组试样的ｄａ／ｄＮ—ΔＫ曲线的变化规律。试验结果表明，两种情况下的ｄａ／ｄＮ—ΔＫ曲线均符合Ｐａｒｉｓ公式，在相同的ΔＫ下。

海洋石油结构物阻力系数C_D的实验研究

在实验水池中，对海洋石油结构物常见形状的圆形、矩形、三角形试样进行了拖曳实验。通过实验数据处理，得出了低雷诺数（Ｒ＿ｓ）范围的阻力系数Ｃ＿Ｄ的变化规律，并运用水力学理论，分析了试验结果。得出的实验数据可供海洋石油结构物强度设计时参考。

结构静强度的模糊可靠度评定

机械结构的失效过程存在着中间过渡状态,为了较为准确地评定结构静强度的可靠度,需要综合考虑变量的随机性和失效判据的模糊性。应用模糊数学的隶属函数,给出了构件模糊可靠度评定的一般公式和求解方法。机械结构静强度的可靠度评定表明,结构可靠度主要取决于关键危险部位的可靠度,模糊可靠度略高于常规可靠度。由于模糊可靠度的计算考虑问题全面,因此,它对结构设计的进一步优化有着重要的使用价值。

基于模糊累积损伤的构件疲劳可靠度评定

对于机械工程中的关键承载构件,较为准确的评定其服役期间疲劳可靠度对机械结构的安全运行是非常必要的。常规Miner法则存在一些实际问题,认为谱载下构件疲劳过程是一个典型的模糊过程,疲劳累积损伤是一个模糊变量。建立了基于模糊累积损伤的构件疲劳可靠性干涉模型,导出了模糊可靠度评定的一般公式和仿真方法。研究表明,对于一般的机械构件,选用常规可靠度的评定方法是可以的;对于承受随机交变载荷的特殊机械构件,需选用模糊疲劳可靠度的评定方法。

钢质普通抽油杆的事故树分析

钢质普通抽油杆的事故树分析是预防抽油杆事故的新技术手段。在现场调研的基础上,用演绎法建立了钢质普通抽油杆的事故树。通过定性分析,找出了抽油杆事故的全部最小割集—故障谱。应用安全系统工程的理论模型和现场数据,对主要影响因素进行了概率重要度计算和对比。理论计算表明,控制载荷的分布情况、控制管理不当及误操作、控制杆管偏磨及介质腐蚀影响等,是预防抽油杆事故的重要途径。