半潜式平台结构疲劳强度分析及延寿评估

摘要

近年来，随着陆上资源大量消耗，我国加大了海上油气资源的开发力度;然而，海洋平台作为海洋油气资源开发的基础设施在服役过程中面临着诸多问题;其中，疲劳问题一直备受关注，是危及平台安全的主要隐患;此外，平台老龄化问题是近些年出现的，它的出现给平台安全带来了新的挑战。因此，海洋平台疲劳强度及延寿评估方面的研究具有相当的现实意义。
　　本论文以“南海二号”半潜式平台为研究对象，对半潜式平台的水动力特征、疲劳损伤、疲劳损伤情况下抵抗极端荷载的能力、检测维修方案及维修后的延续寿命进行了研究。首先运用AQWA水动力分析程序，计算了“南海二号”半潜式平台频域范围内的运动响应及水动力分布情况。然后运用ANSYS结构有限元分析程序分析了平台疲劳损伤的分布情况，找出应力热点位置;对应力热点位置的疲劳损伤进行可靠性分析，从而得到各应力热点位置具有一定保证率的疲劳寿命。再根据“金属材料完全非线性疲劳损伤模型”计算了“南海二号”半潜式平台疲劳损伤情况下抵抗极端荷载的能力;并对平台应力热点位置抵抗极端荷载的能力进行可靠性分析，从而得到各应力热点位置具有一定保证率的安全寿命。最后根据“南海二号”半潜式平台疲劳损伤情况和安全寿命制定检测维修方案;依据制定的检测维修方案评估平台经维修后的延续寿命。本论文重点讨论了半潜式平台应力热点位置的疲劳寿命及安全寿命，通过分析应力热点位置的疲劳寿命及安全寿命，对平台服役期间的安全性能进行评估，为合理制定检测维修方案提供依据。
　　通过分析可得出结论:半潜式平台在常规波浪作用下不发生共振，其垂荡性能较其他自由度运动性能相对较差;半潜式平台立柱基座与撑杆连接位置的疲劳损伤最为严重，为应力热点位置;半潜式平台抵抗极端荷载的能力随服役年限增加而衰减，且越往后衰减幅度越大;经维修后半潜式平台性能得到改善，可相应延长其使用寿命。