裂纹损伤下导管架平台剩余强度研究

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1、学校代码：10289分类号：U66密级：公开学号：122010031江苏科技大学硕士学位论文裂纹损伤下导管架平台剩余强度研究研究生姓名邹湘导师姓名窦培林教授申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学专业领域船舶与海洋工程论文提交日期2014年12月30日研究方向船舶与海洋结构物设计制造论文答辩日期2015年3月20日答辩委员会主席岳亚霖评阅人王林尹群田阿利罗广恩2015年3月20日分类号：U66密级：公开学号：122010031江苏科技大学硕士学位论文裂纹损伤下导管架平台剩余强度研究学生姓名邹湘指导教师窦培林教授江苏科技大学二O一五年三

2、月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonResidualStrengthofJacketPlatformwithFatigueCrackDamageSubmittedbyXiangZouSupervisedbyProfessorPeilinDouJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2015论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进

3、行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文使用授权声明江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿，可以将学位论文的全部或部分上网公布，有权向国家有关部门或机构送交并授权其保存、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电子文稿的内容和纸质论文的内容一致。除在保密期内的保

4、密论文外，允许论文被查阅和借阅。研究生签名：导师签名：日期：日期：摘要海洋平台作为海洋石油勘探开发的主要工作和生活场所，目前世界上已有一百多个国家和地区从事海洋油气的勘探、开发。平台长期服役在恶劣的海洋环境中，腐蚀、疲劳裂纹是最为常见的平台结构损伤类型，不仅造成平台结构整体抵抗力的降低，而且威胁着石油资源的利用、海洋环境的保护和人员生命的保障，国内外历次发生的平台倾覆事故，不仅造成经济上的损失，对于作业人员的生命安全和海洋环境都会产生巨大的影响。因此，在役海洋平台结构的性能评估成为备受关注的问题，而损伤结构的剩余强度研究则是结构性能评估的

5、关键内容。由于导管架平台主要用作采油平台，固定在海水中服役数十年之久，不可避免的会产生裂纹，加之检测维修困难，裂纹将对平台的极限承载力产生重大影响。本文即以导管架平台为例，分析裂纹损伤对导管架平台结构极限强度的影响。具体研究工作如下：1、阐述了对受损后的海洋结构物进行极限强度研究的现状，详细介绍了关于结构极限强度的计算方法。2、阐述了基于断裂力学原理的疲劳裂纹扩展方法和结构非线性行为的研究方法，引入多尺度有限元原理，并介绍多尺度模型的构建方法和计算方法。3、根据平台的结构形式和环境载荷，得到平台在工况下的热点位置，同时基于断裂力学扩展原理

6、确定时变裂纹尺寸，并对比分析多尺度有限元法在分析结构极限强度时的适用性和可行性，为分析带裂纹损伤的大型海洋结构物的非线性行为创造了条件。4、建立了时变裂纹损伤下的导管架平台多尺度模型，考察了环境荷载下，裂纹尺寸、焊缝和腐蚀壁厚等因素对平台剩余寿命的影响。5、建立了时变裂纹损伤下的导管架平台多尺度模型，得到平台在时变裂纹损伤下，剩余强度的变化规律。选择裂纹损伤对平台整体承载力影响较大的区域为分析对象，分析了单一节点含裂纹损伤下，裂纹尺寸、腐蚀壁厚和焊缝等因素对平台剩余强度的影响；并对多节点裂纹损伤下海洋平台结构的剩余强度进行研究。关键词：导

7、管架平台；裂纹损伤；剩余强度；多尺度有限元；非线性分析AbstractAsthemainworkingandlivingplaceofoilexplorationanddevelopment,atpresent,therearemorethan100countriesandregionsintheworldhavingconductedoffshoreoilandgasexplorationandexploitation.Astheplatformservedattheseawithserveenvironmentforalongtime

8、,corrsionandcrackarethecommondamagetypesofplatform,whichnotonlycausethedeclineofresistanceabilit