海洋立管分析论文

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1、海洋立管分析论文学生姓名：宋光照指导教师：黄维平学号：030212009056专业年级：09化学摘要：海洋立管是浮式海洋平台与海底井口间的主要连接件。作为海面与海底的一种联系通道，他也可以用于固定式平台及钻探船舶。海洋立管下端通过万向节与海底井口连接，其上端与平台或船舶底部的滑移节配合，这样当平台或船舶在波浪作用下发生任何可能的运动时，立管就有足够的运动自由度随Z运动，并在平台或船舶发生垂荡是改变其长度。由于立管是海洋工程结构系统中的重要部件，作为流场中的细长柔性管，又颇具力学特色，因此，从1950年代起，人们就开始对立管的力学特性进行研究。海洋立管分析可分为刚性立管的载荷

2、分析及其刚性特性，刚性立管在波和流联合作用下的动态响应分析，其二为柔性立管分析。关键字：立管动力分析响应1.立管可靠性现状研究结构可靠性理论的形成始于人们对结构工程屮各种不确定性的认识，随着现代工业的发展，各种工程结构物比以往更加大型化和复杂化，影响结构安全度的因素也越来越多。结构可靠性方法基于概率论，用各种概率模型來表征影响结构安全的各相关因素，在复杂结构问题的处理上，较之确定性的分析方法，可以更为全面地反映各种不确定性的影响。海洋工程结构物在其建造、维护、生产中存在大量的不确定因素，这不仅由于它们本身复杂多样的结构形式，还与其所处的环境息息相关。较之陆地结构，海洋工程结

3、构处于更复杂和环境条件下，承受了更多的不确定性载荷。除自重等固定载荷外，如风载荷、波浪力、海流冲击力、海冰载荷、地震载荷等活动载荷、环境载荷都是随机载荷，这些载荷的随机性都必须在结构分析、设计中给丫适当考虑。同时由丁环境腐蚀、材料老化、海生物附着等随机因素都将导致结构构件和整体抗力的衰减，从而影响结构服役的可靠性和安全性。2.2结构可靠性的基本分析方法在实际的匚程应用屮，结构的功能丙数往往比较父杂，并不可避免地出现非线件的情况.人衣数的随机变駅的槪率模熨不崔服从匸态分伤形式•同时各随机变帚间具有•定的相关性，这将使可靠度求解的难度人人增加，对结构功能函数进行数值积分求解失效

4、概率,由F计算量太人，对许多问题往往难以实现，故需耍采用•些近似的数学处理方法，以实现町靠性指标的求解。日前主要的町靠度求解方法有:•阶:次矩法、高阶高次矩法、Monte-Carlo模拟方法、响应面法(ResponseSurfaceMethod)等。2.2.1结构可靠度计算的一阶二次矩法在结构可靠度计算中，通常对功能函数进行泰勒展开，并对随机变呈求前几阶矩，以获得近似解.其中应用最广泛为•阶二次矩方法(FORM)，该方法只求解中仅用到随机变量的前两阶矩，并丄L只需考虑功能函数泰初展开式的•次项。比较常见的FOSM〃法包括中心点法、设计验算点法(JC法)、映射变化法和实用分析

5、法等，这其中应用得最多的为设计验算点法。设计验算点法为Rackwitz和Fiessler捉出,并为国际安全度联介委员会(JCSS)所采用•因而乂称为JC法，其基木思想为将线性化Taylor开选在失效面上，通过迭代求解相关变呆在极限状态农达式下的验算点，从而获得•在验算点处的可靠性指标以及相应的失效概率。JC法的可靠度求解过程人致如下：设F为结构极限状态方程式上•点，即g.d(2.14)在点x•处将结构极限状态方程式按Taylor展开并取•次项.有乙弋,(门+若哙丄区-门S5)在随机变量X空间，方程7=0为过点F处的极限状态面的切半浙，其均值和标准差分别为J-1(2-16)(

6、2-17)进而可得到结构的町靠性指标(2.18)从几何上讲，可靠性指标0就址标准正态化空间屮出标原点到局限状态面的最短距离，与此对应的局限状态浙上的点p•称为设计验算点。设计验算点与随机变虽特征值间的比值•称为局部安全因r-(2-19)2.2.2结构可靠度计算的高阶高次矩法当结构功能函数形式较为复杂，或剂I：在验算点附近的丰线性程度较岛时.•阶二次矩〃法的计算结果9梢确解相比，往往会产生较人的谋差，导致无法满足精度要求。在这种情况下，对功能函数取更笋的泰勒展开项，并对随机变呈进行也多阶数的求矩，nJ以捉高对靠度分析的持度o常用的高阶高次矩法可靠度方法有：阶一.次矩法、•.阶

7、四次矩法，以及应用数学逼近原理的拉普拉斯渐进方法等。2.2.3结构可靠度计算的Mont—Carlo方法Monte-Carlo方法乂称随机模拟方法或统订试验方法，该方法通过对随机变址进行kM抽验、并对抽样结果进行数理统计后获得结构的失效概率，是域为点接」丄相对特确的•种可靠度求解方法。随着计算机技术的发展，该方法得到了广泛的使用。Monte-Carlofj法的基木思想和分析过程人致如下：设有统计独立的影响结构对靠度的随机变吊冕兀，…尽•其结构功能函数式如式2.3的形式Z=gg,X“..、X)首先，用随机变縈的抽样h法