海上平台起重机疲劳寿命评估方法研究

摘要

海上平台起重机是海洋石油勘探生产中最重要的生产设备和安全设备之一，通常安装在钻井和生产作业平台上，供海上平台内或平台与船舶之间吊运货物或人员。作为特种设备，海上平台起重机对海上生产有重大影响，一旦关键部位发生失效就会造成较大的人身伤亡或财产损失。疲劳失效则是海上平台起重机最主要的失效方式之一，这是起重机结构长期承受交变载荷所造成的。 论文正是以此为出发点，详细研究了焊接结构的疲劳损伤机理、损伤形式及其影响因素，针对海上平台起重机特殊的工作环境、使用状态总结出其结构疲劳的分布规律，综合分析了IIW、DNV、API三个标准对于疲劳分析方法的推荐方法，并参考多个相关标准推荐的方法，以我校与中国船级社实业公司天津分公司的合作项目——《海洋石油起重机（旋转起重机）结构评估技术研发》为依托，选用该公司某台在役起重机进行疲劳评估，应用名义应力法和热点应力法得出了分析结果，并对比两种方法的分析过程，为海上平台起重机疲劳分析方法的选用提供了指导性的建议。论文主要完成的成果如下： （1）对焊接结构疲劳损伤的机理、损伤形式及其影响因素做了较深入的研究，并结合海上平台起重机的使用环境、工作状况分析其焊接结构疲劳的分布规律，为海上平台起重机疲劳评估时测试点位置的选取提供了参考。 （2）分析了IIW、DNV、API三个标准中对起重机疲劳寿命的评定方法，总结了每个标准对起重机疲劳分析的建议方法和计算步骤。 （3）结合有限元法建立海洋平台起重机进行模拟计算垂直弹性率，使得到的数值更精确，更具有针对性。 （4）根据《海上平台起重机规范》所规定的载荷工况和相应的载荷计算方法，在不同角度下对起重机每种工况下所发生的最危险载荷组合进行计算。 （5）采用名义应力法和热点应力法两种方法对海上平台起重机进行疲劳寿命评估，并对比两种方法在评估过程中的异同，为海上平台起重机疲劳寿命评估方法的选择提供参考建议。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容

第2章 焊接结构疲劳损伤的机理

2.1 焊接结构疲劳损伤的历程

2.2 焊接结构疲劳的分布规律

2.3 常见的焊接结构疲劳损伤形式

2.4 焊接结构疲劳性能的影响因素

2.5 本章小结

第3章 不同标准下起重机疲劳寿命评估方法分析

3.1 IIW标准对起重机疲劳寿命评定方法的规定

3.2 DNV标准对起重机疲劳寿命评估的规定

3.3 API标准对起重机疲劳寿命评估的规定

3.4 其它常用的疲劳分析方法概述

3.5 本章小结

第4章 海上平台起重机静强度分析

4.1 海上平台起重机简述

4.2 起重机工况分析

4.3 起重机载荷计算

4.4起重机静强度分析

4.5 本章小结

第5章 基于不同标准的海上平台起重机疲劳强度分析

5.1 名义应力法计算海上平台起重机疲劳强度

5.2 热点应力法计算海上平台起重机疲劳强度

5.3名义应力法与热点应力法的对比分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果