基于耦合非线性模拟的深海钢悬链线立管疲劳可靠性研究-论文.pdf

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1、第l8卷第8期船舶力学V01．18No．82014年8月JournalofShipMechanicsAug．2014文章编号：1007—7294(2014)08—0967—06基于耦合非线性模拟的深海钢悬链线立管疲劳可靠性研究王坤鹏，薛鸿祥，唐文勇(上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240)摘要：充分考虑平台系统在复杂海况下的耦合非线性效应，分别采用反映海床吸力效应的线性滞后模型和传统线性海床模型模拟立管触地区域和海床的相互作用，对深海钢悬链线立管进行非线性时域模拟，根据预报的触地点响应采用确定性方法计算应力参数。根据基

2、于S—N曲线及Miner准则建立极限状态方程，采用一阶可靠度方法研究触地点的疲劳可靠度，结果表明，与传统模型相比，线性滞后模型得到触地点在低应力范围的循环次数较多而在较高应力范围区域的循环次数较少，因而具有较高的可靠度指标。文中的立管疲劳可靠性分析将平台／系泊索／立管作为一个统一整体并包括海床对立管的吸力效应，有助于提高钢悬链线立管的疲劳可靠性设计的精度。关键词：全耦合运动；海床吸力；一阶可靠度；应力参数中图分类号：P752文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—7294．2014．08．叭lFatiguere

3、liabilitystudyofdeepwatersteelcatenaryriserbasedoncoupledandnonlinearsimulationWANGKun-peng,XUEHong-xiang,TANGWen—y0，(StateKeyLaboratoryofOceanEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Takingplatformsystemcouplednonlineareffectincomplicatedse

4、astateintoaccount，andUS—inglinearhystereticseabedmodelandtraditionalseabedmodeltosimulateriser—。soilinteractionrespec·—tively，nonlineartimedomainsimulationiscarriedoutforsteelcatenaryriser，anddeterministicmethodisusedtocalculatestressparameterthroughpredictingtouch-dow

5、npoint’S(TDP’S)response．AccordingtothestatefunctionsbasedonS-NcurveandMiner’Srule．theTDP’sfatiguereliabilityisstudiedthroughfirstorderreliabilitymethod(FORM)，andtheresultshowsthatthelinearhystereticmodelobtainsmorecyclesinlowstressrangethantraditionallinearmodel，butles

6、scyclesinhighrange，whichresultinhigh—erreliabilityindex．Inthispaper，platform／mooring／riserisconsideredasawholeandtheseabedsuctionef-fectisincluded，SOthepresentstudyishelpfultoimprovetheaccuracyofthefatiguereliabilitydesignofSCRs．Keywords：fullcoupledmotion；seabedsuction

7、；firstorderreliabilitymethod；stressparameter1引言在深海油气开采中，钢悬链线立管得到广泛的应用，它与平台和系泊索构成的油气开采系统在风收稿日期：2013—12-12基金项目：国家自然科学基金项目资助(51009089)；高等学校博士学科点专项科研基金课题资助(20100073120017)作者简介：王坤鹏(1986一)，男，上海交通大学博士研究生；通讯作者：薛鸿祥(1981一)，男，博士，副教授hongxiangxue@sjtu．edu．cn。船舶力学第18卷第8期浪流作用下会产生复杂的耦

8、合运动，由于平台系统的服务寿命一般为20-30年，交变载荷容易诱发立管疲劳损伤，甚至在敏感部位发生疲劳破坏。基于随机概率论的疲劳可靠性分析方法，能够较全面地考虑影响立管疲劳损伤的不确定性因素，因而成为立管疲劳评估的重要手段。Wirsc