水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜結(jié)構(gòu)可靠性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、臍帶纜是深海油氣開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備，是整個(gè)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的“血液神經(jīng)”，因此需要對(duì)臍帶纜進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和精確分析，確保力學(xué)性能滿足安全要求。目前臍帶纜的設(shè)計(jì)仍是基于安全系數(shù)的設(shè)計(jì)方法，未考慮隨機(jī)因素的影響，但是由于臍帶纜的重要性和應(yīng)用環(huán)境的特殊性，隨機(jī)性因素是不可忽略的。因此本文將可靠性分析引入到臍帶纜設(shè)計(jì)中，從截面和整體兩方面詳細(xì)介紹了臍帶纜可靠性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，完善了臍帶纜的研究?jī)?nèi)容。
　　截面設(shè)計(jì)是臍帶纜設(shè)計(jì)過程中的基礎(chǔ)，直接決

2、定了臍帶纜的物理特性及力學(xué)性能,因此本文考慮臍帶纜內(nèi)部關(guān)鍵構(gòu)件鋼管的尺寸隨機(jī)性與材料屬性隨機(jī)性，分析在位運(yùn)行狀態(tài)下與頂部浮體連接處的臍帶纜截面強(qiáng)度可靠性。對(duì)于不滿足可靠度要求的設(shè)計(jì)，構(gòu)建了臍帶纜截面強(qiáng)度可靠性優(yōu)化模型，以可靠度指標(biāo)為約束對(duì)臍帶纜截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)比優(yōu)化結(jié)果發(fā)現(xiàn)基于可靠性的臍帶纜設(shè)計(jì)相比確定性設(shè)計(jì)的臍帶纜更具安全性與經(jīng)濟(jì)性。
　　針對(duì)臍帶纜整體極值分析中的局限性，本文應(yīng)用代理模型方法建立海洋波浪方向，海流方向及浮體

3、位置與整體拉力極值和彎曲半徑極值之間的近似模型，以高精度計(jì)算量小的數(shù)學(xué)模型替代原本高度非線性的有限元模型，基于此數(shù)學(xué)模型考慮輸入變量的隨機(jī)分布規(guī)律給出了整體線型極值的可靠性分析方法。
　　考慮到現(xiàn)有整體線型設(shè)計(jì)過程中參數(shù)多，組合工況復(fù)雜，且缺乏理性的設(shè)計(jì)方法，因此，基于前述整體線型可靠性分析方法建立了以極值可靠度為約束，以線型長(zhǎng)度為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，通過智能類優(yōu)化算法求解給出了更為經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。