基于断裂力学的导管架平台疲劳裂纹评估研究

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1、考淘r(^AfSouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文基于断裂力学的导管架平台疲劳裂纹评估研究作者姓名_______________叶永青____________学科专业船舶与海洋结构物设计制造指导教师_________陈超核教授__________刘月琴副教授所在学院_________土木与交通学院论文提交日期2015年5月ResearchonFatigueCrackAssessmentforJacketPlatformBasedonFractureMechanicsADissertationSubmittedfortheDegreeofM

2、asterCandidate：YeYongqingSupervisor：Prof.ChenChaohe,A.P.LiuYueqinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：U663.2学校代号：10561学号：201220106842华南理工大学硕士学位论文基于断裂力学的导管架平台疲劳裂纹评估研究作者姓名：叶永青指导教师姓名、职称：陈超核教授、刘月琴副教授申请学位级别：硕士学科专业名称：船舶与海洋结构物设计制造研究方向：船舶与海洋工程结构物先进设计与制造论文提交日期：2015年5月20日论文答辩日期：2015年5月30

3、日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：吴家鸣委员：陈超核刘月琴胡金鹏宏波华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：、外春^日期：>0広年太月况日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大

4、学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在_____年解密后适用本授权书。d不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：曰期：知叫70(9指导教师签名日期>〇d.：w

5、作者联系电话：1电子邮箱：联系地址（含邮编）：摘要导管架平台在服役过程中，由于不断受到海水的腐蚀和不断变化的环境载荷的作用，结构会产生各种损伤，如裂纹、腐蚀等等。这些损伤均可能是导管架平台整体结构破坏的起因。近年来，我国已有相当数量的导管架平台服役期限已接近其设计寿命，并或多或少检测到裂纹，其断裂评估和疲劳寿命预测成为亟待解决的问题。例如，目前中海石油有多座导管架式平台已服役很长时间，在波浪荷载作用下，大部分平台已出现疲劳裂纹。海洋平台导管架是一种典型的焊接结构。这类焊接结构的失效，大多数是由于焊接接头的疲劳破坏造成，且多发生在导管架节点区域。导管架管节点的疲劳破坏主要是由于外

6、界载荷周期性重复作用的结果。桩基基础的导管架平台结构在波浪载荷作用下，尽管在进行整体结构分析时，所求的应力远远低于材料的屈服强度，但由于管节点处存在应力集中，产生局部高应力，在波浪反复作用下，管节点处的焊接缺陷和形成的微小裂纹会逐渐扩展，最后导致管节点裂纹处发生断裂破坏。为了定量评估导管架平台核心管节点的疲劳强度和剩余寿命，需要详细研究裂纹的断裂行为和扩展速率，以正确判断这些裂纹的安全度，做到有依据地最大限度发挥管节点的结构潜能，延长导管架平台的服役期。本文使用疲劳分析与断裂力学结合的方法，依据BS7910规范、APIRP2A规范、NorsokStandard-N004规范，对

7、海上固定式导管架平台结构已存在的裂纹进行断裂评估和疲劳寿命预测。并编程完成导管架平台断裂与疲劳分析软件。应用软件对某平台管节点上的典型裂纹，进行断裂工程临界评估（ECA）和基于断裂力学的疲劳寿命预测。关键词：导管架平台；断裂评估；疲劳评估；数值计算；软件应用IAbstractDuetoconstantlybeingseawatercorrosionandchangingenvironmentalload,thestructureofjacketplatformbeingintheservic