[發(fā)明專利]一種寒區(qū)海洋平臺(tái)剩余壽命評(píng)估方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110161144.1
• 申請(qǐng)日: 2011-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN102289563A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃維平;劉超;魏東澤;丁曼;顧恩凱;孟慶飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G01M99/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種寒區(qū)海洋平臺(tái)剩余壽命評(píng)估方法。

背景技術(shù)

海洋平臺(tái)的剩余壽命分析是海洋平臺(tái)安全評(píng)估的重要內(nèi)容之一，它為海洋平臺(tái)的使用和管理者提供決策的依據(jù)。因此，剩余壽命分析是海洋平臺(tái)服役期內(nèi)一項(xiàng)重要且繁瑣的任務(wù)，特別是服役中后期的海洋平臺(tái)和準(zhǔn)備超期服役的海洋平臺(tái)，剩余壽命分析顯得更加重要，也是更加頻繁的任務(wù)。

現(xiàn)有的海洋平臺(tái)剩余壽命分析方法是采用評(píng)估當(dāng)時(shí)的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)狀態(tài)(腐蝕狀態(tài)和應(yīng)力狀態(tài)等)計(jì)算結(jié)構(gòu)的疲勞損傷，其中疲勞應(yīng)力的計(jì)算是采用長期環(huán)境荷載(每天發(fā)生)計(jì)算每年的疲勞損傷率，然后按照Miner’s線性疲勞累積損傷準(zhǔn)則(公式(1))計(jì)算出所有類型荷載每年引起的疲勞損傷之和，再根據(jù)公式(2)計(jì)算出剩余壽命。

D=ΣimniNi---(1)]]>

上式中：D為評(píng)估狀態(tài)各種長期環(huán)境荷載引起的疲勞損傷總和；n_i為環(huán)境荷載作用下某個(gè)應(yīng)力幅值的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由計(jì)算得到；N_i為該應(yīng)力幅值作用下發(fā)生疲勞破壞所需的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，從海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞曲線(S-N曲線，公知的曲線，不同材料、不同結(jié)構(gòu)和不同環(huán)境條件有不同的S-N曲線)得到；m為不同應(yīng)力幅值的個(gè)數(shù)。

上式中：f為設(shè)計(jì)疲勞安全系數(shù)。

現(xiàn)有的剩余壽命分析方法在計(jì)算疲勞損傷時(shí)，式(1)中的環(huán)境荷載僅包括波浪。與新設(shè)計(jì)海洋平臺(tái)疲勞壽命計(jì)算的區(qū)別僅在于計(jì)算所依據(jù)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同，如果沒有嚴(yán)重的腐蝕，則計(jì)算結(jié)果與新結(jié)構(gòu)差別很小。

根據(jù)公式(1)和公式(2)計(jì)算出的疲勞損傷率和疲勞壽命不包括海洋平臺(tái)已經(jīng)服役年限內(nèi)的疲勞損傷；不包括冰荷載等短期荷載(不是長年存在的環(huán)境現(xiàn)象，每年只集中發(fā)生一次或幾次，但累積持續(xù)時(shí)間較長，因而引起的疲勞損傷較嚴(yán)重)引起的疲勞損傷；不包括極端環(huán)境荷載引起的疲勞損傷。因此，忽略了海洋平臺(tái)已經(jīng)存在的疲勞損傷，即忽略了海洋平臺(tái)已經(jīng)失去的承受疲勞損傷的能力。已經(jīng)服役的年限可能已達(dá)到裂紋的孕育期，只是尚未開裂，所以評(píng)估前的檢查并未發(fā)現(xiàn)裂紋，仍按照無裂紋計(jì)算疲勞壽命，其計(jì)算結(jié)構(gòu)的偏差是不言而喻的；忽略了短期環(huán)境荷載和極端環(huán)境荷載引起的疲勞損傷，而近年來由于氣候變化等原因，短期環(huán)境荷載和極端環(huán)境荷載的發(fā)生概率大大增加，由原來的“偶發(fā)”自然現(xiàn)象變成了如今的“頻發(fā)”環(huán)境災(zāi)害。因此，忽略這些環(huán)境荷載對(duì)海洋平臺(tái)疲勞損傷的影響既不符合當(dāng)前的環(huán)境荷載狀況，也不符合Miner’s線性疲勞累積準(zhǔn)則。

綜上所述，現(xiàn)有的海洋平臺(tái)剩余壽命分析方法存在以下缺點(diǎn)：

1.沒有考慮海洋平臺(tái)已經(jīng)服役年限內(nèi)產(chǎn)生的疲勞損傷累積，將服役多年后的海洋平臺(tái)剩余壽命按照新建平臺(tái)的疲勞壽命計(jì)算方法進(jìn)行分析，僅僅考慮了服役后的平臺(tái)狀態(tài)變化，如腐蝕等，而沒有考慮已經(jīng)產(chǎn)生的疲勞損傷減少的疲勞壽命，更沒有考慮由于疲勞損傷而孕育在結(jié)構(gòu)內(nèi)的疲勞裂紋，沒有扣除已經(jīng)服役年限內(nèi)累積的疲勞損傷。

2.沒有考慮能夠引起海洋平臺(tái)疲勞損傷的短期環(huán)境荷載效應(yīng)，而由于近年來的氣候變化等原因，短期環(huán)境荷載引起的疲勞損傷對(duì)海洋平臺(tái)的整體疲勞壽命將產(chǎn)生較大的甚至致命的影響。

3.沒有考慮已經(jīng)由“偶發(fā)”變?yōu)椤邦l發(fā)”的極端荷載引起的疲勞損傷對(duì)海洋平臺(tái)整體疲勞壽命的影響。按照以往的極端環(huán)境荷載定義，海洋平臺(tái)在15年的設(shè)計(jì)壽命期，可能遭遇不到極端荷載的作用，或最多遭遇一次持續(xù)時(shí)間很短的極端荷載作用。因此，不考慮極端荷載引起的疲勞損傷是合理的。但近年來，由于全球氣候變化引起的極端環(huán)境條件頻發(fā)，使得現(xiàn)有海洋平臺(tái)剩余壽命的分析方法不再適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有海洋平臺(tái)剩余壽命分析方法的缺陷，提供一種更加合理和更加科學(xué)的寒區(qū)海洋平臺(tái)剩余壽命評(píng)估方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種寒區(qū)海洋平臺(tái)剩余壽命評(píng)估方法，包括：