文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

    1.1.1 研究背景

    1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

    1.2.1 国外海洋平台安全评价的研究现状

    1.2.2 国内海洋平台安全评价的研究现状

1.3 研究内容

1.4 技术路线图

第2章 环境荷载及基础理论

2.1 环境荷载

    2.1.1 风荷载

    2.1.2 波浪荷载

    2.1.3 海流荷载

2.2 极限承载力分析

    2.2.1 材料弹塑性分析

    2.2.2 极限承载力分析步骤与类型

    2.2.3 极限状态判断准则

    2.2.4 强度系数

2.3 本章小结

第3章 超强台风荷载作用下海洋平台的安全评价

3.1 导管架海洋平台简介及有效性验证

    3.1.1 导管架海洋平台简介

    3.1.2 有效性验证

3.2 基于Abaqus的导管架平台有限元模型

    3.2.1 导管架平台有限元模型

    3.2.2 环境荷载

3.3 超强台风荷载作用下导管架平台的安全评价

    3.3.1 超强台风荷载作用下导管架平台分析

    3.3.2 超强台风荷载作用下导管架平台的安全评价

3.4 本章小结

第4章 风浪流荷载作用下海洋平台的分析及安全评价

4.1 风浪流荷载工况

    4.1.1 波浪力计算

    4.1.2 海流力的计算

    4.1.3 环境荷载的计算

4.2 风浪流荷载作用下海洋平台的分析

    4.2.1 Abaqus设置风浪流荷载

    4.2.2 风浪流荷载共同作用下海洋平台的分析

4.3 风浪流荷载作用下海洋平台的安全评价

    4.3.1 风浪流荷载作用下导管架平台与风荷载下的比较

    4.3.2 风浪流荷载作用下导管架平台安全评价

4.4 本章小结

第5章 超龄服役海洋平台的极限承载力分析及安全评价

5.1 风浪流作用下的极限承载力

5.2 超龄服役海洋平台的极限承载力

    5.2.1 单一因素下的超龄服役海洋平台的承载力分析

    5.2.2 综合因素下的超龄服役海洋平台的承载力分析

5.3 超龄服役平台的安全评价

    5.3.1 极限承载力比较

    5.3.2 超龄服役平台的强度系数及安全评价

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

致谢

文章摘要:海洋平台是海洋石油开发的基础设备,其安全问题关乎国家能源安全。中海油近30%的海上平台已超过设计年限,海洋平台超期服役导致的风险随之剧增。超龄服役海洋平台能否继续安全服役是海洋工程关心的关键问题之一,对超龄服役海洋平台进行安全评价具有重要的现实意义和工程应用价值。目前,国内外在海洋平台安全评价方面的研究主要考虑地震、冰荷载、腐蚀行为等作用,考虑超强台风作用和脉动风影响的超龄服役海洋平台的安全评价研究方面的文献还较为少见。鉴于此,本文基于有限元分析和极限承载力理论,运用Abaqus有限元分析软件建立海洋平台有限元模型,获得海洋平台的极限承载力,运用结构的强度系数估算海洋平台的安全情况,实现对超龄服役平台的安全评价。首先,分析了海洋平台的环境荷载和极限承载力分析步骤和类型,验证Abaqus分析海洋平台的有效性和可靠性,在Abaqus软件中建立海洋平台有限元模型,计算南海海域百年一遇风荷载下导管架海洋平台的静力和动力分析,研究发现:0°、45°和90°方向平台迎风面的最大位移分别为5.13mm、5.92mm和6.62mm;0°、45°和90°方向最大位移分别为11.64mm、12.34mm和12.23mm;0°、45°和90°方向最大应力分别为42.49MPa、47.20MPa和45.43MPa。只考虑风荷载作用时,仅考虑位移安全性,90°方向风荷载作用下更易受损;从应力和位移两方面考虑安全性,45°方向风荷载作用时更易受损。考虑脉动风的动态风荷载的工况下,迎风面最大位移比静态风荷载增加100%左右;最大的总位移增加了约20%;最大应力增加了10%左右。其次,在超强台风荷载作用的基础上,研究了包含波浪、海流荷载等作用时导管架海洋平台的分析结果和安全评价。其中,同时考虑风浪流荷载作用下,0°、45°和90°方向的最大位移分别为35.58mm、33.66mm和35.84mm;0°、45°和90°方向的最大应力分别为179.1MPa、179.4MPa和187.2MPa;当相位角为200°时,导管架平台的位移和应力结果最大;对于相同的环境荷载,导管架海洋平台在90°方向风荷载作用时都更加容易受损。虽然在风浪流荷载同时作用下,导管架海洋平台的安全性比只考虑风荷载作用时的安全性有所下降,但仍然在安全范围内,结构依然可靠。最后,研究考虑超龄服役海洋平台结构的平台腐蚀、海生物附着等外界因素作用,对导管架海洋平台进行修正以获得超龄服役导管架海洋平台模型,考虑100一遇的风、浪、流荷载及其组合作为环境荷载,经过推覆分析后得到对应的极限承载力,进而获得超龄服役情况海洋平台的强度储备系数、剩余强度系数和剩余储备强度系数。结果表明,45°方向荷载工况下所能承受的极限承载力和放大系数都更大,表明在远超设计荷载的同等风浪流荷载作用下该工况更安全。由于超龄服役海洋平台在服役过程中已经包含累积损伤,由剩余储备强度系数和服役时间曲线,当剩余强度系数为1.5时,可服役时间为48.7年。研究结果为超龄服役海洋平台安全评价、结构加固、寿命预测等提供理论依据和技术支持。

文章来源：《中国海洋平台》 网址: http://www.zghyptzzs.cn/qikandaodu/2022/0204/729.html