裂紋損傷下導管架平臺剩余強度研究.pdf

1、海洋平臺作為海洋石油勘探開發(fā)的主要工作和生活場所，目前世界上已有一百多個國家和地區(qū)從事海洋油氣的勘探、開發(fā)。平臺長期服役在惡劣的海洋環(huán)境中，腐蝕、疲勞裂紋是最為常見的平臺結(jié)構(gòu)損傷類型，不僅造成平臺結(jié)構(gòu)整體抵抗力的降低，而且威脅著石油資源的利用、海洋環(huán)境的保護和人員生命的保障，國內(nèi)外歷次發(fā)生的平臺傾覆事故，不僅造成經(jīng)濟上的損失，對于作業(yè)人員的生命安全和海洋環(huán)境都會產(chǎn)生巨大的影響。因此，在役海洋平臺結(jié)構(gòu)的性能評估成為備受關(guān)注的問題，而損傷結(jié)

2、構(gòu)的剩余強度研究則是結(jié)構(gòu)性能評估的關(guān)鍵內(nèi)容。由于導管架平臺主要用作采油平臺，固定在海水中服役數(shù)十年之久，不可避免的會產(chǎn)生裂紋，加之檢測維修困難，裂紋將對平臺的極限承載力產(chǎn)生重大影響。本文即以導管架平臺為例，分析裂紋損傷對導管架平臺結(jié)構(gòu)極限強度的影響。具體研究工作如下：
　　1、闡述了對受損后的海洋結(jié)構(gòu)物進行極限強度研究的現(xiàn)狀，詳細介紹了關(guān)于結(jié)構(gòu)極限強度的計算方法。
　　2、闡述了基于斷裂力學原理的疲勞裂紋擴展方法和結(jié)構(gòu)非線性

3、行為的研究方法，引入多尺度有限元原理，并介紹多尺度模型的構(gòu)建方法和計算方法。
　　3、根據(jù)平臺的結(jié)構(gòu)形式和環(huán)境載荷，得到平臺在工況下的熱點位置，同時基于斷裂力學擴展原理確定時變裂紋尺寸，并對比分析多尺度有限元法在分析結(jié)構(gòu)極限強度時的適用性和可行性，為分析帶裂紋損傷的大型海洋結(jié)構(gòu)物的非線性行為創(chuàng)造了條件。
　　4、建立了時變裂紋損傷下的導管架平臺多尺度模型，考察了環(huán)境荷載下，裂紋尺寸、焊縫和腐蝕壁厚等因素對平臺剩余壽命的影響。