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自升式钻井平台悬臂梁疲劳强度研究
| 论文题名： | 自升式钻井平台悬臂梁疲劳强度研究 |
| 关键词： | 自升式钻井平台;悬臂梁;疲劳强度;裂纹扩展;累积损伤 |
| 摘要： | 悬臂梁是自升式钻井平台进行钻井作业的重要结构，而随着平台老龄化的到来，悬臂梁结构的安全是工程领域所需要考虑的问题。目前在船舶与海洋工程领域，疲劳寿命的估算方法主要是两种。一种是基于S-N曲线和Miner线性累积损伤理论的S-N曲线法，另外一种是基于线弹性力学的断裂力学法。S-N曲线法假设材料是无缺陷的，但实际材料一般都会存在裂纹或者缺陷。所以S-N曲线法一般用于设计结构时的全寿命的估算。而断裂力学法用于实际运用过程中剩余寿命的计算。 本文主要研究工作如下： （1）以某船厂建造的X-Y型悬臂梁为研究对象，运用MSC.Patran软件进行悬臂梁的有限元建模。根据实际负荷试验的工况，对悬臂梁有限元模型进行数值模拟，然后对比实际负荷试验的数据，证明有限元数值模拟的可行性；根据悬臂梁的实际工况，选取比较典型的三种工况，进行强度分析并校核。同时分析不同风向对悬臂梁结果受力的影响。为后续的疲劳分析奠定基础。 （2）分析了载荷谱的获取方法，和数据处理方法，同时根据陆地钻井平台的载荷谱推测出本文所建平台悬臂梁的载荷谱。并在此基础上，对数据进行处理得到程序载荷谱，在DNV规范中选取了适合悬臂梁的S-N曲线，同时运用板厚修正公式，对S-N曲线进行修正。将得到的载荷谱和S-N曲线加载到软件中，运用软件的全寿命模块估算悬臂梁的寿命。同时比较了不同参数对悬臂梁疲劳寿命的影响。 （3）探讨了含有缺陷的悬臂梁疲劳寿命，首先定义了软件所需的疲劳断裂参数，包括断裂模式的确定、裂纹应力强度因子模型的建立、初始裂纹尺寸与临界裂纹尺寸以及材料的一些疲劳参数的确定。最后，运用MSC.Fatigue的Growth模块（裂纹扩展模块），估算含有缺陷的悬臂梁的裂纹扩展寿命，最后考虑了不同裂纹形状比和初始裂纹下的疲劳扩展寿命。 |
| 作者： | 裴满意 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 窦培林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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