基于監(jiān)測(cè)的平臺(tái)結(jié)構(gòu)全壽命期疲勞強(qiáng)度衰減規(guī)律研究.pdf

1、疲勞破壞是海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)最顯著的失效模式之一，疲勞強(qiáng)度也是平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中保障結(jié)構(gòu)安全可靠的關(guān)鍵問題。復(fù)雜變化的海洋環(huán)境載荷誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力響應(yīng)不規(guī)則波動(dòng)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段常采用統(tǒng)計(jì)參數(shù)描述這一疲勞載荷。由于疲勞載荷類型和參數(shù)等不確定因素的影響，按傳統(tǒng)數(shù)值方法進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)的結(jié)果往往呈現(xiàn)出較大的分散性。近年來，結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)在大型工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施中有著廣泛的應(yīng)用，通過傳感器持續(xù)采集結(jié)構(gòu)中實(shí)時(shí)的力學(xué)響應(yīng)，削弱了結(jié)構(gòu)安全評(píng)定過程中載荷固有的不確定性。

2、然而，考察各類的現(xiàn)有實(shí)際工程結(jié)構(gòu)上基于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的疲勞壽命評(píng)估，其傳感器部署方案與安全評(píng)定方法之間相輔相成、配合緊密，且均與結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)密切相關(guān)，均不能在海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)上直接套用。因此，需要結(jié)合海洋平臺(tái)自身的承載和所處環(huán)境特點(diǎn)，提出相適應(yīng)的疲勞損傷監(jiān)測(cè)方法，同時(shí)制定合理的疲勞壽命評(píng)估流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度衰減狀況的掌握。
　　本研究基于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)研究了掌握海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)全壽命期中疲勞強(qiáng)度衰減規(guī)律的方法。首先，針對(duì)現(xiàn)有疲勞損傷監(jiān)測(cè)方法存

3、在的不足，提出一種疲勞損傷監(jiān)測(cè)方法，采集局部結(jié)構(gòu)中遠(yuǎn)離熱點(diǎn)位置的截面應(yīng)力分布，并借助有限元分析制定匹配傳感器部署方案的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法，獲取結(jié)構(gòu)疲勞關(guān)鍵位置完整的結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)力狀態(tài)；為兩例平臺(tái)典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了詳細(xì)的疲勞損傷監(jiān)測(cè)方案，經(jīng)有限元分析驗(yàn)證了方法的有效性和精度，并給出通用的具體實(shí)施策略。其次，考慮腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)和疲勞性能的影響，合理實(shí)現(xiàn)基于監(jiān)測(cè)的平臺(tái)結(jié)構(gòu)全壽命期疲勞損傷時(shí)域分析；考慮外界環(huán)境載荷變化和腐蝕因素的影響，建立疲勞累