基于海洋平臺(tái)管節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)可靠性分析.pdf

1、管節(jié)點(diǎn)是海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的部位，同時(shí)也是最薄弱的構(gòu)件。節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力高度集中，極易發(fā)生疲勞破壞、沖剪破壞以及其它形式的破壞。一旦節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)失效。因此，管節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和可靠性分析是當(dāng)前海洋結(jié)構(gòu)基本性能研究的主要方向，也是保證平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全的重要問(wèn)題。 本文主要通過(guò)對(duì)渤西QK18-2導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和體系可靠性計(jì)算分析，尋找平臺(tái)最不利的節(jié)點(diǎn)和荷載工況組合，為合理設(shè)計(jì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)役平臺(tái)的科學(xué)評(píng)估提供分析方法和理論

2、依據(jù)。本論文主要包括以下內(nèi)容： 1.運(yùn)用大型結(jié)構(gòu)有限元分析軟件，選用四邊形殼單元對(duì)T、Y型圓管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了彈塑性大撓度分析。通過(guò)觀察節(jié)點(diǎn)應(yīng)力和塑性區(qū)分布擴(kuò)展規(guī)律，揭示節(jié)點(diǎn)受力性能，并選擇影響圓管相貫節(jié)點(diǎn)的承載力的主要因素，對(duì)其承載力性能進(jìn)行研究，從而找到極限承載力隨其幾何參數(shù)的變化規(guī)律，獲得一些有益的結(jié)論，為節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和可靠性分析打下基礎(chǔ)。 2.運(yùn)用建立了渤西QK18-2導(dǎo)管架平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)有限元模型，計(jì)算了平臺(tái)的環(huán)境載

3、荷，并按照規(guī)范進(jìn)行了荷載組合，確定了結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的主要工況。在建立的平臺(tái)整體有限元模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算了各種荷載組合工況下平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力。通過(guò)對(duì)平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析，并結(jié)合節(jié)點(diǎn)極限承載力隨其主要參數(shù)變化的規(guī)律，完成了平臺(tái)應(yīng)力幅較大的典型管節(jié)點(diǎn)的選取。根據(jù)有關(guān)規(guī)范，對(duì)典型管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。這是進(jìn)行節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度可靠度計(jì)算分析的前提。 3.對(duì)渤西QK18-2固定式平臺(tái)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和體系可靠性分析。首先依據(jù)QK18-2平臺(tái)附近海域長(zhǎng)

4、期統(tǒng)計(jì)分布資料，應(yīng)用模擬方法確定了平臺(tái)可靠性分析中諸多隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布函數(shù)，然后基于可靠度理論，選用中國(guó)海洋石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海上固定平臺(tái)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建造的推薦作法—荷載和抗力系數(shù)設(shè)計(jì)法》（SY/T 10009-2002）中關(guān)于管節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度校核的極限狀態(tài)函數(shù)，運(yùn)用JC法計(jì)算了QK18-2平臺(tái)結(jié)構(gòu)典型管節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度可靠度指標(biāo)和相應(yīng)的失效概率。最后根據(jù)等人提出的可靠度計(jì)算公式，采用等效荷載法對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)體系可靠度進(jìn)行了近似分析，提出