基于海洋平台管节点的结构可靠性分析

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1、江苏科技大学硕士学位论文基于海洋平台管节点的结构可靠性分析姓名：王辉辉申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：窦培林20070318摘要基于海洋平台管节点的结构可靠性分析摘要管节点是海洋平台结构关键的部位，同时也是最薄弱的构件。节点处应力高度集中，极易发生疲劳破坏、冲剪破坏以及其它形式的破坏。一旦节点发生破坏，可能会导致整个结构失效。因此，管节点强度设计和可靠性分析是当前海洋结构基本性能研究的主要方向，也是保证平台结构安全的重要问题。本文主要通过对渤西QK18-2导管架平台进行节点和体系可靠性计算分析，寻找平台最不利的节点和荷载工况组合，为合理设计海洋平台结构和现役平台的

2、科学评估提供分析方法和理论依据。本论文主要包括以下内容：µ运用大型结构有限元分析软件MSC.Patran/Nastran，选用四边形壳单元对T、Y型圆管节点进行了弹塑性大挠度分析。通过观察节点应力和塑性区分布扩展规律，揭示节点受力性能，并选择影响圆管相贯节点的承载力的主要因素，对其承载力性能进行研究，从而找到极限承载力随其几何参数的变化规律，获得一些有益的结论，为节点的强度设计和可靠性分析打下基础。µ运用MSC.Patran建立了渤西QK18-2导管架平台整体结构有限元模型，计算了平台的环境载荷，并按照规范进行了荷载组合，确定了结构计算分析的主要工况。在建立的平台整体有限元模型的基础上，运

3、用MSC.Nastran计算了各种荷载组合工况下平台的整体结构应力。通过对平台整体结构的应力分析，并结合节点极限承载力随其主要参数变化的规律，完成了平台应力幅较大的典型管节点的选取。根据API有关规范，对典型管节点进行了强度校核。这是进行节点强度可靠度计算分析的前提。µ对渤西QK18-2固定式平台进行节点和体系可靠性分析。首先依据QK18-2平台附近海域长期统计分布资料，应用Monte−Carlo模拟方法确定了平台可靠性分析中诸多随机变量的统计参数和概率分布函数，然后基于可靠度理论，选用中国海洋石油天然气行业标准《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法—荷载和抗力系数设计法》（SY/T10

4、009-2002）中关于管节点强度校核的极限状态函数，运用JC法计算了QK18-2平台结构典型管节点的强度可靠度指标和相应的失效概率。最后根据Sigurdsson等人提出的可靠度计算公式，采用等效荷载法对平台结构体系可靠度进行了近似分析，提出了平台系统的失效评判准则。I摘要关键词：海洋平台结构；管节点；可靠性；强度校核IIAbstractTheReliabilityAnalysisofOffshorePlatformStructurebasedTubularJointsAbstractThetubularjointsarethemostimportantbuttheweakestmembe

5、rsofoceanplatform.Thenodesalwayshavestrongstress,sotheyareextremelyeasytobedestroyedinformsoffatigue,concussion,cutandsoon.Oncetheyaredestroyed,theentirestructuremayabate.Therefore,strengthdesignandreliabilityanalysisofthetubularjointsareimportantinensuringthattheoceanplatformissafe,alsothemaindir

6、ectionsinthecurrentfundamentalstudiesoftheoceanplatform’sperformance.Asastrengthreliabilitymodel,thejacketplatformQK18-2wasanalyzed.Theworsttubularjointsandloadcasescombinationabouttheplatformwerefound.Inthispaper,thetheorybasesandanalysismethodswereprovidedforreasonabledesignofoffshoreplatformand

7、scientificevaluationforoffshoreplatforminservice.Thethesisincludesthefollowingcontentsmainly:µAnelasticlargedeflectionfiniteelementwasusedtostudythebehaviorofthecirculartubularT/Yjoints.AfournodeshellelementinMSC