导管架平台结构优化设计及疲劳分析
海洋平台是海洋油气资源开发的基础性设施，是海上生产作业和生活的基地。在风、浪、流等动载荷的作用下，有可能产生过大的振动响应，影响平台的安全性和工作可靠性。为追求投资效益，需要研究和探索新的设计理论及方法。
本研究以实际的CII平台为对象，环境载荷主要考虑随机波浪作用，应用大型有限元软件ANSYS对平台进行有限元建模，分析得到平台的动力响应；在此基础上应用蒙特卡罗模拟法和基于有限元的可靠性分析方法对CII平台进行了结构可靠性研究，对影响输出变量变化的因素作出评价，计算得到平台系统的可靠度；在充分考虑结构自身的刚度、强度和稳定等约束基础上对平台构件进行截面尺寸(包含壁厚和外径)的优化设计；在频域内对结构进行随机振动动力学分析得到平台的响应参数，在此基础上应用谱分析方法对平台管节点进行疲劳分析并估算结构的寿命。研究结果表明，对CII平台，可将导管架应力分布和其稳定性约束条件作为平台系统主要失效模式的判据，计算得到导管架构件的可靠性指标为2.07，可靠度为0.98077；设计时桩柱和导管架如取较大外径可有效改善平台振动状况，以圆管构件的外径作为设计变量组，通过优化计算目标函数值，即平台总重量比原设计值减小了5.11％，并且刚度、强度和稳定性均满足约束要求；在文中列举的三种海况共同作用下，平台的整体寿命约为28.2年，结构在设计寿命内是偏安全的，这与实际情形相符。本文的研究方法和技术路线对海洋平台的结构设计和安全评估具有实际参考价值。
导管架海洋平台;可靠性分析;蒙特卡罗方法;优化设计;谱疲劳分析
中国海洋大学
硕士
工程热物理
陆建辉
2006
中文
O346.2;P715.41
59
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）