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锚链考虑腐蚀磨损的疲劳及极限强度演变研究
| 论文题名： | 锚链考虑腐蚀磨损的疲劳及极限强度演变研究 |
| 关键词： | 系泊锚链;腐蚀磨损;疲劳损伤;极限强度 |
| 摘要： | 系泊锚链长期服役于海洋环境中，由于风浪流联合作用和海洋平台的周期性往复运动，导致关键链环受到交变循环载荷作用并易发生疲劳破坏。同时在服役期内难免会遇到极端海况情况，系泊锚链全寿命期内的极限强度研究也一直是工程界关注的热点问题。系泊锚链长时间浸没在复杂的海洋环境中必将遭受恶劣的腐蚀影响，同时相邻链环之间发生相对位移时也会造成磨损损伤，但是目前国内外研究很少有把腐蚀磨损损伤考虑进锚链疲劳分析和极限分析中，因此，进行系泊锚链全生命期考虑腐蚀磨损的疲劳损伤评估和极限强度演变评估是非常有意义的。 本文旨在研究系泊锚链考虑腐蚀磨损累积损伤的疲劳损伤分析和极限强度分析，提出可用于工程实际的系泊锚链安全性评估方法。通过算例对比分析，研究磨损对于锚链疲劳寿命和极限张力的影响，证明了本文提出方法的必要性。再以实际海况下的FPSO系泊锚链的安全评估为例，说明了本方法的实用价值。 基于以上研究目标，首先进行了理论方面研究，对关键链环的OPB疲劳分析方法进行了总结，并给出了锚链发生OPB现象的作用机理，提出了全生命期系泊锚链考虑腐蚀磨损的疲劳损伤评估方法并绘制了评估流程图；然后对现有海洋工程领域常用的极限强度计算方法进行了总结，提出了全生命期系泊锚链极限强度演变评估方法并绘制了评估流程图；最后，总结了锚链腐蚀和磨损现象，给出了锚链累积损伤数值模拟计算方法及流程图，并在一定程度上考虑腐蚀和磨损的耦合作用。 其次进行了对比算例分析，在ANSYS中建立了锚链三维弹塑性有限元模型和磨损对比模型，分别进行了应力分析对比、OPB疲劳寿命对比和极限张力衰减对比，证明了在工程上考虑磨损损伤的必要性。 最后采用本文提出的方法进行了实际海况下FPSO系泊锚链全生命期的安全性评估，首先对实际海况进行了简化处理并绘制张力和链间转角时程曲线，然后进行了全生命期考虑腐蚀磨损的累计损伤演变数值模拟，并对损伤量进行了评估分析，之后进行了锚链OPB疲劳损伤评估和极限强度演变评估。结果表明：随着锚链作业时间的增长，链环损伤量逐渐增加，腐蚀损伤量比磨损量大，而最大磨损深度大于非接触区域的腐蚀深度；在全生命期内系泊锚链的疲劳损伤逐渐加剧，证明了在进行锚链疲劳损伤分析时需要考虑腐蚀磨损的影响；锚链全生命期内极限张力衰减明显，证明了进行系泊锚链极限强度演变分析的重要性。 |
| 作者： | 王乾浩 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 董磊磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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