FPSO典型系统玻璃钢管路应力分析

作     者：闫越 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：窦培林

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：玻璃钢 弹性模量 管道应力 水锤载荷 

摘      要：玻璃钢(Fiber Reinforced Plastics,FRP)以其优良的耐腐蚀性能、优异的水力学性能、比重小、重量轻和综合效益好等优越性能,在船舶和海洋工程装备中已经越来越广泛地使用。目前,玻璃钢管主要应用于海水管路,包括压载水系统、消防水系统和生活污水系统等。管路系统的正常运行是保障船舶、设备和人员安全的前提,考虑到海上的恶劣环境与复杂因素,对管道系统需要有更高的要求。因此,为了证明玻璃钢在船舶与海洋工程装备应用的可行性,有必要对玻璃钢管道系统进行应力分析。本文的主要研究内容是为了证明玻璃钢管在海洋平台典型系统应用的可行性。主要针对深海FPSO的关键管路系统:压载水系统和消防水系统等,讨论了弹性模量对管道应力分析的影响,对FPSO压载水系统、消防水系统等进行了静力分析,开展了一次应力和二次应力的校核;并在此基础上着重研究了水锤对管道应力的影响。具体研究内容如下:1、以FPSO尾部机舱消防水系统和排烟管系统为研究对象,讨论了冷热态弹性模量对管道应力的影响,分析其各自的优缺点和适用情况,并为后续应力分析提供依据;简单讨论了冷热态弹性模量对弹簧支吊架选型的影响。2、以FPSO压载水系统和消防水系统为研究对象,讨论了玻璃钢管和铜镍合金管在工况确定上的不同;根据确定的分析工况,分别对两种材质管路系统进行一次应力和二次应力的校核和分析,通过对比分析讨论二者在应力、约束载荷和位移结果上的不同,从而证明玻璃钢应用的可行性。3、以FPSO的消防水系统和压载水系统为例,首先利用公式计算出水锤载荷的最大值,并将该值导入到CAESARII中,对玻璃钢和铜镍合金进行水锤载荷的动态分析,讨论了其对管道应力的影响,通过对比分析进一步证明玻璃钢应用的可行性。4、以FPSO消防水系统为研究对象,考虑到直接使用CAESARII进行水锤分析时仅仅使用最大水锤载荷进行计算,忽略了水锤载荷的衰减过程,故利用专业的瞬态分析软件PIPENET对消防水系统的水锤进行模拟,将得到的水锤载荷频谱导入CAESAR II进行动态分析,并与估算得到的水锤载荷应力结果进行对比分析。