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《用于 FPSO 系泊系統(tǒng)的吸力錨疲勞分析研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第４２卷第６期船海工程Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．６２０１３年１２月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤｅｃ．２０１３ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１３．０６．０４２用于ＦＰＳＯ系泊系統(tǒng)的吸力錨疲勞分析研究張孝衛(wèi)，劉玉璽，王江宏，靳寶旺，董志亮（海洋石油工程股份有限公司，天津３００４５１）摘要：以某系泊系統(tǒng)吸力錨的設計為基礎，運用ＡＮＳＹＳ有限元軟件和編制的表格對吸力錨系泊點處的疲勞進行計算分析。通過對局部結構進行調(diào)整試算，得出較為優(yōu)化的加強方案。關鍵詞：吸力錨；系泊系統(tǒng)；系泊點；筒壁；疲勞分析中圖分類號：Ｕ６７５．９２文獻標志碼：Ａ文章編號：１６７
2、１-７９５３（２０１３）０６-０１６７-０５吸力錨采用一種上端封閉、下端開口的鋼質筒形結構。借助設置在頂蓋上的潛水泵外抽桶內(nèi)的水，當抽出的水量大于底部滲入的水量時，在封閉的筒體內(nèi)形成負壓。當負壓足夠大，以至于產(chǎn)生向下的推力能夠克服下沉的土體阻力時，錨體就會不斷的被壓入土中。達到預定深度后，停止泵吸，桶內(nèi)負壓隨之消失，經(jīng)過一段時間土體固結圖1吸力錨筒壁與拖點連接形式以及試拉之后，即可承受系泊力。桶體依靠內(nèi)外側壁的摩擦力和上壁的吸附力等，提供在位期間分析方法也分為確定性疲勞、譜疲勞、簡化疲勞的抗拔和抗壓承載力。與拖曳錨、重力錨、樁錨等等。而本文依據(jù)工程實例，采?。拢忠?guī)范推薦的其它基礎
3、形式相比，吸力錨結構具有定位準確，施疲勞計算方法對結構壽命進行研究。通過修改結工迅速，便于回收等優(yōu)點，且可提供全方位錨固構形式，進行定量的分析，對比分析不同的調(diào)整方力，能夠適應系泊油輪圍繞系泊點做３６０°旋轉的案的優(yōu)缺點，為工程實際設計提供一種安全、方便要求，近年來已越來越多地作為系泊系統(tǒng)的基礎且經(jīng)濟的方法。下面介紹確定性疲勞分析的原理被采用［１-２］。和流程。一般吸力錨的最佳受力點位于其貫入深度的１理論基礎２／３至３／４之間，此時吸力錨與土體結構作用模型的破壞形式表現(xiàn)為平動。在位期間，承受著錨1．1方法流程浮式結構承受著周期性環(huán)境荷載的作用，錨鏈的交變載荷，而作為重要傳力構件的
4、吊點與筒鏈將周期性荷載傳遞給吸力錨。所以處理此類疲體之間的連接處，容易產(chǎn)生高應力區(qū)域。此處的勞分析，要根據(jù)材質、作用點焊接形式和環(huán)境因壽命直接決定整個吸力錨的使用期限。所以研究素，選擇合適的S-N曲線。圖２為典型的雙直線此處的疲勞性能是非常必要的。圖１給出吸力錨型S-N曲線。筒壁和拖點之間的典型連接形式。［３-５］近年來相關規(guī)范對不可檢測區(qū)域的疲勞壽命安全系數(shù)要求統(tǒng)一提高到１０，說明疲勞分析在海洋結構分析中起著重要的作用。常用的疲勞收稿日期：２０１３－０８－２８修回日期：２０１３－０８－３１第一作者簡介：張孝衛(wèi)（１９８２－），男，碩士，工程師圖2雙直線型S-N曲線研究方向：船舶與
5、海洋工程的結構物設計E-mail：ｚｘｍ＠ｍａｉｌ．ｃｏｏｅｃ．ｃｏｍ．ｃｎ首先通過ＡＮＳＹＳ軟件算出交變荷載下熱點１６７第６期船海工程第４２卷處的應力范圍，乘以應力集中系數(shù)和厚度調(diào)整系吸力錨拖點和筒壁處的熱點疲勞可選用D數(shù)得出應力幅值，根據(jù)S-N曲線給出的應力幅值曲線進行疲勞壽命校核。疲勞熱點處的壁厚與試查出許用的循環(huán)次數(shù)。已知交變荷載的作用次數(shù)件壁厚不一樣，考慮厚度影響后，S-N公式如下。除以許用的循環(huán)次數(shù)，得出一定荷載范圍內(nèi)的損tmｌｇS＋ｌｇN＝ｌｇK＝ｌｇKｐ－０．３mｌｇ傷值。為了統(tǒng)計出全荷載分布范圍內(nèi)的結構疲勞１６壽命，采?。停椋睿澹?Ｐａｌｍｇｒｅｎ線性累積損傷理
6、論算（５）出結構服役周期內(nèi)的疲勞損傷。t０．３轉變后為ｌｇN＝ｌｇKｐ－mｌｇ（S（））k１６niDi＝∑（１）（６）i＝１Ni式中：t———疲勞熱點處壁厚。式中：Di———每種荷載下的損傷值；考慮到曲線是在空氣中做出，沒有考慮吸力k———所有應力幅值的個數(shù)；錨所處的環(huán)境條件，進而對疲勞損傷進行修正如ni———在應力幅值Si下的循環(huán)次數(shù)；下。Ni———應力幅值Si的許用次數(shù)。D＝BｃｏｒD（i）（７）對于一旦失效將導致災難性后果的關鍵構式中：Bｃｏｒ———考慮海水腐蝕，對結構服役期間對件，安全系數(shù)應用較大值，結構的疲勞壽命表示為損傷值的修正，規(guī)范規(guī)定公式為１L＝（２）ttm－１F
7、∑DiBｃｏｒ＝｛（）－１｝（８）rｃnａ（m－１）t－rｃnａ式中：L———疲勞壽命；其中：nａ———結構設計壽命；F———壽命的安全系數(shù)。rｃ———腐蝕速率，ｍｍ／年；1．2規(guī)范做法t———疲勞熱點處板厚。ＢＶ，ＤＮＶ和ＡＰＩ相關規(guī)范對疲勞做法均有定義，設計者可根據(jù)實際項目要求選用不同的規(guī)范２實例介紹進行校核，本文結合吸力錨結構，依據(jù)ＢＶ規(guī)范對某浮式儲油平臺，水深約１００ｍ，錨泊系統(tǒng)分疲勞分析做一個簡單說明。ＢＶ規(guī)范規(guī)定的S-N３組，每組３條，組間距為１２０°，線間距為５°，
