开题报告-海洋平台疲劳测试试验台设计

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1、中国海洋大学本科毕业设计开题报告名号师姓教、生导题院专学学指目海洋平台疲劳测试实验台设计系工程学院业机械设计制造及其自动化11级2015年04月02日—、选题依据课题来源、选题依据和背景情况；课题研究目的、学术价值或实际应用价值课题来源、选题依据和背景情况近年来，随着社会的发展，各种各样的机器如汽车、飞机、船舶、工业设备农业机器等得到了普及。然而，这些交通工具或其他领域的设备也需要越来越多的能源，陆地上的石油、天然气、煤炭资源已经不能完全满足人类的需求，为了更好的促进和保持社会的平稳发展，向海洋开采更多的资源已经亟不可待。海洋占有整个地球的70%的面积，蕴藏着丰富的能源资源，据估计

2、，海底石油的储量约有1350亿吨，是世界石油总储量的2/3,另外，天然气的总储量约有140万亿平方米，约是世界总储量的30%。陆地的石油开采程度已将近尾期，多数地区的石油资源己变得枯渴，开采环境变得极其恶劣，开采成木不断上升或者依靠现有的技术和设备根本无法开采⑵。种种原因，不得不使人们想方设法向海洋这个大资源市场进军，各种开采和利用海洋资源的工具设备被发明和创造出來，如水下机器人、波浪能发电机、水下自主航行器、潮汐能发电机、海洋钻井平台、海底探测器等。而海洋平台是海上资源开发的基础性设施，它为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施提供了便利。世界许多国

3、家如日木、韩国、美国、英国、挪威等都是与海洋相邻，拥有很多海洋领域，这些国家相当重视海洋资源的开发和利用。因此，建造更多的海洋平台或者开创更先进的海洋平台已近成为这些国家的重点项目之一。所以，确保海洋平台的安全性、可靠性、经济性和实用性不仅能够避免因重大事故而造成的巨大经济损失，而且还能够顺利、方便、快捷、高效地利用海上资源。本课题主要研究海洋平台疲劳测试实验台设计，根据实际的海洋平台尺寸，按规定比例缩放创建岀实验模型的总体结构，模拟海洋平台在恶劣的环境条件下，受到海风力、海浪力以及海流力的共同作用或者单个作用而出现疲劳损失和疲劳破坏的结果，为真正的海洋平台的安全监测、设备维护、事

4、故诊断提供实用的理论支持。前期已开展的工作，包括各种疲劳测试实验机如旋转弯曲疲劳试验机、电磁谐振疲劳试验机和电液伺服疲劳试验机的原理分析对比，海洋平台自升式的原理和采用的机构，海洋环境各种作用力的计算方法，模拟海风力、海浪力、海流力的动力输出装置的液压控制原理。课题研究目的、学术价值或实际应用价值疲劳试验机应用广泛，通常对车辆、船舶、飞机、管道和机床的关键部位进行试验，确保零件的耐用性、可靠性和安全性等。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而口造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。而海洋平台结构复杂，体积庞大，重量大

5、，建造费用高，并且处在一个恶劣的海洋环境当中，同时受到多种随机载荷，包括海风力、海浪力、海流力、海冰等联合作用；海洋生物粘附，海水腐蚀，地基土壤冲刷以及材料老化、机械损伤和疲劳磨损积累等不利因素，直接影响海洋平台的安全性和使用寿命⑶。历史上岀现过许多海洋平台的事故，而引起这些事故的直接原因无非就以下几种：1•结构构件的强度不足，2•浮力储备和结构的稳定性不够，3.平台管理和生产操作不当，结构破坏的形式乂分为化⑴屈服失效破坏，⑵疲劳失效，⑶脆性断裂失效。如今海洋钻井平台大致可分为导管架固定式平台，自升式平台，半潜式平台,钻井船，张力腿平台。研究海洋平台疲劳测试实验台设计，设计实验模型

6、的总体结构，分析相应的结构，能够为真正的海洋平台的设计制造、安全监测、设备维护、事故诊断提供实用的理论支持。对增强海洋平台的可靠性和提高海洋平台的使用寿命有着极大的实际意义。二、文献综述国内外研究现状、发展动态；查阅的主耍文献国内外研究现状、发展动态⑴研究材料的疲劳现象需要适当的试验机，早在1860年，一位著名的工程师通过调试首批旋转弯曲疲劳试验机，便揭开了材料疲劳的规律特性，这种机械疲劳试验机虽然机构简单，但仍然沿用至今，并具有巨大的使用价值。随着技术的进步，计算机技术的逐步成熟，液压控制系统的日臻完善，出现了当今具有良好的频率跟随性和低的惯性系统的电液伺服疲劳试验机，相比之下，

7、它拥有以下的优点：1.频率范围广、2.负荷变化广、3.加载波形多,4.响应速度快,功能强大，控制系统的性价比高可靠性高通常具有正弦波、方波、三角波、梯形波以及任意函数或随机波测量以及控制负荷、行程的速度快，而且精度高5•通过配有上位机，可以进行复杂的程序控制，数据存储、处理分析，打印和显示结果目前，拥有生产这种先进电液伺服疲劳试验机能力的国家主要有美国、英国、日本、德国等，这些国家制造的电液伺服疲劳试验机具有高精度，功能强大，性能良好，性价比高的优点，因此，占据了大部