考虑短期海况的海洋平台疲劳寿命估算方法

在考虑一年一遇海况基础上,考察了短期海况的出现对结构疲劳寿命的影响。以南堡某导管架平台为例,对平台结构进行应力时程分析。通过雨流计数法,分别计算得到仅考虑一年一遇海况时平台的疲劳寿命以及综合考虑一年一遇和短期海况时平台的疲劳寿命。分析表明,在平台服役期间,短期海况的出现对结构的疲劳寿命具有较大影响,因此,在计算结构疲劳寿命时考虑短期海况的影响更加符合工程实际,这为今后的疲劳寿命计算提供了一种新的合理的方法。

半潜式海洋平台疲劳影响因素分析

在海洋结构物疲劳评估时,频域谱分析法将交变应力峰值分布简单认为是窄带分布,不符合宽带海况特征,疲劳结果往往偏保守。全时域法虽然计算精度高,但整个过程过于耗时,很难应用在实际工程中。本文考虑到时域法和频域法在疲劳评估时各自的缺陷,给出一种时域-频域混合法,运用此方法对某半潜式海洋平台关键节点进行疲劳计算,并分析不同因素对疲劳损伤的影响。结果表明,不同浪向角和短期海况对半潜式海洋平台的疲劳损伤贡献度不同,贡献度大小与评估区域位置有关。所得结论为半潜式海洋平台的疲劳评估提供一定依据和参考。

短期风浪波高周期联合分布研究

为了准确描述短期风浪波高周期的联合分布,采用条件概率方法提出新的联合分布模型,并给出新的波高周期联合概率密度函数表达式.该表达式仅包含有义波高、平均跨零周期2个参数,便于工程应用.以Pierson-Moscowitz (P-M)谱、布氏谱以及实测波浪谱为靶谱,采用余弦波叠加方法模拟短期波浪,统计分析得到波高周期的经验联合分布.以经验联合分布为基准,对提出的联合分布模型以及现有文献中5种联合分布模型进行对比分析.采用均方根误差评价所有模型与经验分布的匹配程度.均方根误差结果表明,在所有模型中所提模型与经验分布最接近.模型之间的差异,主要体现在周期分布上.在所有模型中,所提模型导出的周期分布与经验分布最接近.所提模型采用显式闭合公式表示,可采用Hermite变换、Rychlic变换,将该模型推广到非高斯波浪情况.

深水悬链复合锚泊线疲劳损伤计算

以某座Spar平台的锚泊系统为研究对象,首先利用三维绕射理论计算Spar平台主体波浪力,得到平台的总体运动响应时程。再建立复合锚泊线的二维非线性有限元动力分析模型,基于DelVecchio(1992)提出的经验公式,采用迭代的方法计算复合锚泊线的刚度。锚泊线和海床之间的接触作用基于刚性海床假定,基于Morrison公式计算锚泊线的惯性力和拖曳力荷载,根据计算得到的平台主体运动响应时程作为锚泊线顶端输入条件,在时域范围内进行复合锚泊线的动力分析。计算得到中国南海某海域各短期海况条件下复合锚泊线应力的时间历程曲线,采用雨流法对其计数得到对应于各短期海况条件下的疲劳载荷谱。最后根据Miner线性累积损伤模型,对复合锚泊线在长期海况条件下的疲劳损伤进行比较计算。

半潜式平台两种锚泊系统的疲劳损伤比较计算

以某座半潜式平台为研究对象,分别对其配置两种具有相同静恢复力特性的锚泊系统,其中锚泊线组成分别为钢链-钢索-钢链和钢链-聚酯纤维系缆-钢链。首先建立半潜式平台及其锚泊系统的耦合数值计算模型,以中国南海S4海域的海况条件作为环境荷载,计算锚泊线在各短期海况下的张力时程曲线;然后采用雨流法对其计数得到对应于各短期海况条件下的疲劳载荷谱;最后根据Miner线性累积损伤模型,对两种锚泊系统在长期海况条件下的疲劳损伤进行比较计算。

基于海况参数分析的船体梁载荷预报方法研究

利用三维势流理论在频域内计算载荷频率响应函数,在此基础上对船舶波浪载荷长短期预报方法进行了研究,分析了现有的长期预报方法,并提出只针对特定的一部分短期海况进行分析,以确定船舶在营运寿命期内航行于实际海况中的波浪载荷特征最大值。同时提出了一种基于多项式拟合的波浪载荷预报方法,建立了短期响应的最可能极值关于海浪有义波高与海浪平均向上跨零周期的函数,可以方便地确定响应的特征值。结果表明,提出的方法能够有效进行波浪载荷的预报,可供有关专业人员参考。

科考设备相关波浪动载荷系数计算研究

综合科考船布设有大量科考设备,如何合理地设计相关设备的基座结构加强,在确保设备正常使用的同时有效控制结构重量,是科考船结构设计的重要课题之一。而动载荷系数的选取则直接决定设计载荷的大小,是加强设计的先决性条件。目前,船级社相关规范公式系针对海上常规起重设备,无法根据设备相对船体位置具体考虑每个科考设备的动载荷系数。另外,从安全角度考虑,宜对设备商所提供建议值进行验证/检验。所以有必要通过直接计算方法,综合考虑船舶的实际作业航速和海况,以及各类科考设备实际使用情况,以合理确定设备加强的动载荷系数,为实船设计提供依据。