新型深水系泊系统疲劳破坏分析

摘要

随着海洋油气资源的开采逐渐向深海发展,新型绷紧式系泊系统正替代传统悬链式系泊系统广泛应用于深水平台的系泊中。深水系泊系统受疲劳载荷作用,要考虑疲劳对其的影响。由于材料的特殊性,合成纤维系缆体现出特殊的疲劳特性,包括内部磨损、热量累积、蠕变破坏、轴向压缩疲劳。本文总结和评述了针对这些特性和系泊系统的疲劳分析开展的国内外相关研究,介绍了系泊系统的疲劳分析理论,包括T-N曲线、疲劳累积损伤理论、疲劳寿命计算步骤等,以期为国内针对系泊系统的长期安全性评估研究提供重要参考。
　　 本文基于系泊分析软件Ariane,针对南海某油田的FPSO设计了绷紧式系泊系统并对其进行疲劳分析。将长期海况离散成多个短期海况,根据准静态分析结果选出负载最大的两条缆进行了全动态的时域计算,得出系缆在各个海况下的张力响应。基于雨流计数法对张力时间历程提取张力范围和循环次数,进而计算疲劳损伤,以上工作基于Matlab平台编写了程序,利用此程序计算疲劳损伤进而计算疲劳寿命,考察了不同预张力、T-N曲线、动刚度等因素对系泊系统的疲劳寿命的影响。另外还针对单缆破坏状态下的系泊系统进行了疲劳寿命计算,并对结果进行比较和分析,得到了一些有意义的结论,以期为绷紧式系泊系统应用于国内实际工程提供参考。