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复杂悬跨条件下的管线涡激振动分析(英文)

Journal of Marine Science and Application 2009年第2期8卷 105-109页

作者： James WANG F.Steven WANG Paul JUKES J P Kenny Inc. 15115 Park Row 3rd Floor Houston TX 77084 USA.

Spans occur when a pipeline is laid on a rough undulating seabed or when upheaval buckling occurs due to constrained thermal expansion. This not only results in static and dynamic loads on the flowline at span sections,but also generates vortex induced vibration (VIV),which can lead to fatigue issues. The phenomenon,if not predicted and controlled properly,will negatively affect pipeline integrity,leading to expensive remediation and intervention work. Span analysis can be complicated by:long span lengths,a large number of spans caused by a rough seabed,and multi-span interactions. In addition,the complexity can be more onerous and challenging when soil uncertainty,concrete degradation and unknown residual lay tension are considered in the analysis. This paper describes the latest developments and a'state-of-the-art' finite element analysis program that has been developed to simulate the span response of a flowline under complex boundary and loading conditions. Both VIV and direct wave loading are captured in the analysis and the results are sequentially used for the ultimate limit state (ULS) check and fatigue life calculation.

关键词：边界条件疲劳极限状态强制模式自然频率

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基于整体耦合分析方法的海上风机导管架基础结构疲劳极限承载力研究

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基于整体耦合分析方法的海上风机导管架基础结构疲劳极限承载力研...

作者：孙泽利大连理工大学

学位级别：硕士

海上风能资源开发目前面临诸多技术挑战,比如在风、浪联合作用下基础结构管节点会产生疲劳损伤,此时如何准确预测海上风机结构疲劳极限承载力成为影响海上风机整体结构安全和经济性的重要因素。当前及下一阶段我国海上风电开发开发的主... 详细信息

海上风能资源开发目前面临诸多技术挑战,比如在风、浪联合作用下基础结构管节点会产生疲劳损伤,此时如何准确预测海上风机结构疲劳极限承载力成为影响海上风机整体结构安全和经济性的重要因素。当前及下一阶段我国海上风电开发开发的主流设计水深为40m-60m,此时从经济性角度出发,导管架成为海上风电场基础结构的最佳选择。因此,本文以设计水深为40m-60m的导管架基础海上风机为研究对象,计算海上风机结构运动响应的整体耦合分析方法应用于海上风机结构疲劳极限承载力研究,以充分考虑环境荷载与海上风机结构耦合响应对于疲劳累积的影响。为建立基于整体耦合分析方法的海上风机结构疲劳极限承载力评价体系,以时域耦合数值仿真模型为核心,运用Python语言开发了管节点热点应力集中因子计算模块、管节点疲劳应力时程计算模块。进一步,结合风、浪要素长期统计分布和线性疲劳累积准则,提出了海上风机结构时域疲劳耦合分析方法。据此,研究了典型疲劳工况下海上风机结构耦合响应特性、不同类型管节点疲劳应力时程变化规律,明确了环境荷载与海上风机结构之间的耦合效应对于海上风机基础结构疲劳的影响,验证了热点应力集中因子对于管节点等效疲劳应力及长期疲劳累积的影响,揭示了不同设计水深下导管架基础疲劳极限承载力控制管节点。本文主要取得如下研究进展:(1)基于我国南海海域海洋环境资料和DTU 10MW风机,提出了适用于我国南海海域的海上风机导管架基础设计方案。(2)以整体耦合数值仿真模型为核心,通过运用Phyton语言依规范开发管节点应力集中因子和疲劳应力等计算模块,并联合风、浪联合分布模型及线性疲劳累积准则,提出了海上风机结构长期疲劳耦合计算方法。(3)运用整体耦合分析方法,揭示了典型疲劳工况下40m和60m水深导管架基础海上风机耦合响应特性,验证得出有必要将整体耦合模型应用于海上风机结构疲劳极限承载力安全评价。(4)运用时域疲劳耦合分析方法探讨了环境荷载随机性和耦合数值仿真模型计算参数等对于结构疲劳累积计算结果稳定性的影响,并建议了合理的参数取值。(5)运用时域疲劳耦合分析方法开展了40m和60m水深导管架基础疲劳极限承载力校核,揭示了不同设计水深下基础结构疲劳极限承载力控制节点,及管节点应力集中因子等对于结构疲劳累积的影响机理。

关键词：海上风机导管架疲劳极限状态整体耦合分析方法应力集中因子

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荷载系数设计法

国外公路 1981年第2期 24-28页

作者：邹天一鲍钟岳

荷载系数设计法也称为半概率极限状态法。本质上和过去钢结构的塑性设计法或混凝土结构的极限强度设计法、极限状态设计法等大致相同。当近似概率理论尚未在现行标准规范的实用中应用时,它是一种比容许应力法优越的设计方法。公路桥梁... 详细信息

荷载系数设计法也称为半概率极限状态法。本质上和过去钢结构的塑性设计法或混凝土结构的极限强度设计法、极限状态设计法等大致相同。当近似概率理论尚未在现行标准规范的实用中应用时,它是一种比容许应力法优越的设计方法。公路桥梁荷载系数设计法,

关键词：荷载系数桥梁规范抗力所得设计法结构物容许应力设计疲劳极限状态概率极限状态法

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基于疲劳寿命的海底管道自由悬跨分析

海洋工程装备与技术 2015年第3期2卷 196-200页

作者：李秀锋冯现洪海洋石油工程股份有限公司天津300451

传统悬跨分析以不发生涡激振动和强度极限状态为原则确定最大可以接受的自由悬跨长度。随着水深的增加,悬跨处理的成本急剧增加,以疲劳寿命为准则可以显著地增加最大可接受悬跨长度,减少工程费用。介绍了海底管道设计过程中的悬跨分析... 详细信息

传统悬跨分析以不发生涡激振动和强度极限状态为原则确定最大可以接受的自由悬跨长度。随着水深的增加,悬跨处理的成本急剧增加,以疲劳寿命为准则可以显著地增加最大可接受悬跨长度,减少工程费用。介绍了海底管道设计过程中的悬跨分析方法和悬跨接受标准。提出在设计阶段以疲劳极限状态为接受标准,并结合有限元计算进行悬跨分析,可减少悬跨处理量,节约大量工程费用。

关键词：海底管道自由悬跨涡激振动疲劳极限状态悬跨修正

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疲劳断裂理论及钢结构疲劳设计

工业建筑 1981年第10期 16-20页

作者：缪兆杰何文汇

以往研究疲劳的方法,是进行结构构件或试件的常幅疲劳试验。根据试验结果统计出疲劳强度(S)和疲劳寿命(即循环次数N)曲线,对构件实际承受的应力作频谱分析后,利用Miner线性累积损伤理论进行寿命估算。七十年代以来,随着断裂力学的兴

关键词：钢结构疲劳设计方法疲劳断裂理论金属结构疲劳极限状态残余应力残余内应力初始缺陷构件疲劳寿命疲劳力学性质扩展阶段裂缝类型应力强度因子幅随机荷载应力幅疲劳强度力学强度平均应力