[發明專利]提高復雜環境條件下系泊系統安全性的分析方法有效

申請號：	202110010369.0	申請日：	2021-01-06
公開（公告）號：	CN112836401B	公開（公告）日：	2023-04-25
發明（設計）人：	陳榮旗;王文華;劉剛;張振興;張陽;黃一;柴壯;王乾浩;王瑩	申請（專利權）人：	海洋石油工程股份有限公司;大連理工大學
主分類號：	G06F30/23	分類號：	G06F30/23;G06F30/17;G06F111/04;G06F119/14
代理公司：	北京東方靈盾知識產權代理有限公司 11506	代理人：	鄭利華
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摘要：
搜索關鍵詞：	提高復雜環境條件下系泊系統安全性分析方法
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【說明書】：

本發明公開了一種提高復雜環境條件下系泊系統安全性的分析方法，包括以下步驟：建立系泊鏈(纜)三維構型；海底邊界構型建立；系泊鏈(纜)張力計算；系泊鏈(纜)中纖維纜動剛度的計算及引入；系泊鏈(纜)整體疲勞損傷評估；系泊鏈(纜)中關鍵鏈環損傷演變計算；系泊鏈(纜)中關鍵鏈環面外彎曲(OPB)疲勞損傷評估；系泊鏈(纜)中關鍵鏈環極限強度演變評估。本發明的提高復雜環境條件下系泊系統安全性的分析方法通過建立一套考慮系泊鏈(纜)全壽命期內腐蝕磨損的疲勞強度安全評估和極限強度評估技術，以此來模擬更為真實和復雜的系泊環境條件，提高了計算分析的準確性和合理性。

技術領域

本發明涉及海洋石油工程技術領域，具體而言，特別涉及一種提高復雜環境條件下系泊系統安全性的分析方法。

背景技術

隨著海洋環境愈加復雜多變，探究領域不斷地拓展，在進行系泊分析時須考慮更加真實而復雜的海況環境。對于繃緊式系泊系統，合成纖維纜索作為新型的系泊鏈(纜)形式在系泊過程中展現出優越的性能，但材料本身具備強烈的非線性特性，這極大地增加了平臺系泊分析時的難度。其中動剛度是影響系泊張力的主要原因，因此有必要在常規的系泊動力響應分析研究中考慮動剛度特性的影響。對于懸鏈式系泊系統，系泊鏈(纜)在系泊狀態下存在很長的拖地段，在傳統的系泊分析研究中，海底邊界通常被考慮為水平的理想情況，這顯然無法真實地模擬復雜的地形條件。因此考慮復雜海底邊界對于提高系泊分析的準確性是十分有意義的。

浮式平臺在海面作業時受到風浪流載荷的聯合作用會在水平面內發生偏移，此時復雜多變的環境載荷使系泊鏈(纜)產生交變應力，而這種交變應力周期性的累積效應極易造成系泊裝置的破損及斷裂，最終導致系泊系統的失效。常見的失效模式有兩種，疲勞斷裂和極限破斷。受長期交變載荷作用影響，系泊鏈(纜)關鍵位置存在應力集中現象，容易發生疲勞現象；此外，在幾十年的服役期間，系泊鏈(纜)受極端海況作用遭受較大的張力作用，當達到強度極限時易發生破斷情況。針對以上問題，眾多學者就系泊鏈(纜)疲勞損傷和極限強度分析方面開展了相關研究。但鮮有學者能將腐蝕磨損損傷考慮進系泊鏈(纜)強度演變的研究中來，無法在全壽命期內對系泊鏈(纜)進行真實可靠的安全評估。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決現有技術中的上述技術問題之一。有鑒于此，本發明需要提供一種通過建立一套考慮系泊鏈(纜)全壽命期內腐蝕磨損的疲勞強度安全評估和極限強度評估技術，以此來模擬更為真實和復雜的系泊環境條件，提高計算分析的準確性和合理性的提高復雜環境條件下系泊系統安全性的分析方法。

本發明提供一種提高復雜環境條件下系泊系統安全性的分析方法，包括以下步驟：

S1、建立系泊鏈(纜)三維構型；

S2、海底邊界構型建立；

S3、所述系泊鏈(纜)張力計算；

S4、所述系泊鏈(纜)中纖維纜動剛度的計算及引入；

S5、所述系泊鏈(纜)整體疲勞損傷評估；

S6、所述系泊鏈(纜)中關鍵鏈環損傷演變計算；

S7、所述系泊鏈(纜)中關鍵鏈環面外彎曲(OPB)疲勞損傷評估；

S8、所述系泊鏈(纜)中關鍵鏈環極限強度演變評估。

根據本發明的一個實施例，步驟S1中，采用Matlab軟件編制求解系泊鏈(纜)靜態構型程序，通過對系泊鏈(纜)節點進行靜力分析計算和采用分段附屬性的方式以及迭代求值的方式實現所述系泊鏈(纜)構型的三維仿真計算。