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南海半潜式生产平台结构疲劳安全监测及评估研究
| 论文题名： | 南海半潜式生产平台结构疲劳安全监测及评估研究 |
| 关键词： | 半潜式生产平台;结构健康监测;强度评估;疲劳寿命;传感器布置;应力预测 |
| 摘要： | 随着陆地油气资源勘察探明量增速放缓，深海这一极具油气勘探潜力的区域逐渐得到重视，我国南海深水油气资源的开发也正如火如荼地进行。深水半潜式生产平台作为南海某深水气田开发方案工程的核心，由于该类型平台船体结构在我国南海长期安全作业及检维修决策方面缺乏技术支持，因此本文以该深水半潜式生产平台为目标对象，进行了结构健康监测和安全评定研究。 基于测点需要，本文对目标平台开展整体强度和疲劳损伤的简化分析，确定结构高应力点和疲劳损伤较大点。针对目标平台的特点，重点开展结构应力监测点布置方法研究。分析平台各个监测点选取的影响因素，确立各监测点的选取原则，制定平台结构整体应力监测的传感器布置方案；采用基于海况信息变化的正交实验设计方法，完成目标平台应力和弯矩敏感测点选取的优化布置。考虑到测点选取与理论热点位置的差异性，基于规则波载荷下任意两点间的应力响应，借助圆锥曲线判别准则证明任意两点之间的应力分量满足椭圆关系，并利用该规律创新提出一种工况识别方法和测点与非测点的应力分量预测方法。 研究结果表明：高应力点主要位于节点-浮筒-立柱连接处、浮筒横纵舱壁板的连接处。对疲劳危险区节点进行疲劳损伤研究，发现节点-浮筒-立柱连接处与其连接自由边疲劳寿命最小，因此将其作为疲劳监测候选点。在对传感器敏感监测点的研究分析中发现离立柱边缘线和浮筒纵舱壁底线越近的节点，对环境工况的敏感度越强。文中研究的平台局部结构非监测点预测的方法，可以较好地满足实测中需要实时获取热点位置应力状态的需求。根据圆锥曲线判定准则验证了应力分量间满足椭圆关系，不同波高下应力分量呈现为一簇同心椭圆，波高与椭圆参数的线性关系具有近乎1的拟合优度；基于拟合公式，反演出实际工况下的波高，其相对误差均小于1％；将预测和实际的应力时程曲线对比后，发现二者吻合效果较好，其相对误差基本在10%以内。 |
| 作者： | 郭妙连 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈国明;蔡文军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国石油大学(华东) |
| 学位年度： | 2021 |
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