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作者：曹博中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

在深水环境中,钢悬链线立管作为无设计张力的细长柔性结构,在平台升沉运动及海床接触载荷的激励下其关键部位容易发生疲劳失效。相比母材,立管环焊缝位置更容易在循环载荷下萌生裂纹。本文基于近年来所发展的结构应力法,对钢悬链线立管... 详细信息

在深水环境中,钢悬链线立管作为无设计张力的细长柔性结构,在平台升沉运动及海床接触载荷的激励下其关键部位容易发生疲劳失效。相比母材,立管环焊缝位置更容易在循环载荷下萌生裂纹。本文基于近年来所发展的结构应力法,对钢悬链线立管环焊缝的疲劳问题进行研究,基于新的疲劳评价理论进一步发展了该种类型立管的监测理论和监测方法。论文首先利用Orca Flex有限元模型计算研究了典型位置上钢悬链线立管环焊缝的承载特点,结果表明:相比立管中间段和触地段的环焊缝,钢悬链线立管悬挂段的环焊缝所受张力明显更大,其数值几乎是中间段环焊缝的两倍,触地段环焊缝的四倍;相比悬挂段和中间段,触地段环焊缝所承担的剪力和弯矩更为显著,其疲劳问题更需要关注。针对钢悬链线立管悬挂段和中间段由张力控制的单轴疲劳问题,论文通过在Fe-safe软件中定义焊线单元,分析获得等效结构应力,再利用主S-N曲线插值获取相关疲劳寿命的方法作对比研究。计算结果表明,对算例立管而言,其悬挂段环焊缝的结构应力几乎达到中间段环焊缝结构应力的两倍,而根据等效结构应力插值得到的疲劳寿命,悬挂段环焊缝仅为中间段环焊缝的五分之一。针对钢悬链线立管触地段环焊缝的多轴疲劳问题,论文组合拉弯结构应力和剪切结构应力重新定义等效结构应力范围,获得了比例加载条件下触地段环焊缝圆周节点的疲劳寿命。针对焊趾处开裂并穿透管壁的裂纹扩展模式,论文在等效结构应力定义中引入无量纲载荷弯曲比函数,获得了具有不同初始裂纹环焊缝的剩余疲劳寿命。对比研究表明,有无初始裂纹对于环焊缝的剩余疲劳寿命影响很大,且随着初始裂纹深度的增加,立管环焊缝的等效结构应力逐渐增大,剩余疲劳寿命逐步降低。钢悬链线立管疲劳监测研究方面,提出基于模态分析结果和各节点的有效独立系数确定加速度传感器的布点位置。选用模态置信度、总位移值、矩阵的迹三种评价准则,对比研究了基于EI法和基于MKE法的测点布局方案,结果表明MKE法考虑了结构能量的影响,具有更好的优化效果,可以作为立管监测传感器布置设计的优化方法。最后,探讨了利用加速度监测信号实现立管损伤识别的可能,选用立管振动分析的有限元结果作为模拟监测信号,初步验证了基于FDDM方法的损伤识别过程。

关键词：钢悬链线立管环焊缝多轴疲劳结构应力法加速度监测

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大型海上换流站浮托安装数值模拟和实测分析

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中国海洋平台 2023年第4期38卷 27-35,79页

作者：梁富胜伦灿章熊根孙震洲田新亮李欣上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院海南三亚572000 上海振华重工(集团)股份有限公司上海200125 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

为降低大型海上换流站海上安装风险,采用OrcaFlex软件对三峡如东海上换流站的运输和浮托安装的关键阶段进行耦合水动力分析。通过实船监测系统对运输过程中换流站的倾角和加速度,浮托安装过程中的海洋环境条件以及驳船和换流站的运动进... 详细信息

为降低大型海上换流站海上安装风险,采用OrcaFlex软件对三峡如东海上换流站的运输和浮托安装的关键阶段进行耦合水动力分析。通过实船监测系统对运输过程中换流站的倾角和加速度,浮托安装过程中的海洋环境条件以及驳船和换流站的运动进行全方位、全过程监测,并将实测结果与数值模拟结果进行对比,二者对比良好,进一步验证了数值计算的可靠性。

关键词：海上风电三峡如东海上换流站浮托安装 OrcaFlex耦合水动力分析加速度监测

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