[發明專利]一種確定海洋平臺吊機承載能力下降率的方法

在審

• 申請號: 202110637009.3
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113312725A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 閆天紅;周國強;王維剛;馮昊龍;王旭;劉偉
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

本發明公開了一種確定海洋平臺吊機承載能力下降率的方法，所述方法包括如下步驟：建立構成海洋平臺吊機主體的結構性能數據庫和幾何截面參數數據庫，以被測的海洋平臺吊機初始設計為依據，建立吊機結構整體有限元模型與吊機局部結構多尺度模型，通過吊機結構模態試驗與吊機結構水袋承載試驗，進行測試模型與有限元模型相關性分析，校準吊機結構整體有限元模型與吊機局部結構多尺度模型，消除吊機整體結構有限元模型建模誤差與吊機局部結構多尺度模型建模誤差；將校準后的吊機整體結構有限元模型與吊機局部結構多尺度模型組合，形成試驗吊機有限元多尺度基準模型；通過基準模型的有限元靜力及模態計算分析，得到該吊機承載能力下降率。

技術領域：

本發明涉及一種應用于海洋平臺上測定吊機承載能力下降率的方法。

背景技術：

目前海洋平臺吊機承載能力的計算是通過對吊機各個桿件測厚，將所測得壁厚值代入吊機初始有限元模型進行數值計算得到，這種方法未考慮安裝條件、使用過程中由于海洋環境等因素造成的桿件腐蝕和結構損傷。此外，海洋平臺吊機由于所受環境載荷的不同、安裝使用規范性的差異，使得每一部吊機都具有單特征性，導致現役吊機較初始有限元模型已經發生了變化，僅將所測壁厚值代入初始模型中計算，缺少科學性和準確性。

發明內容：

為了解決背景技術中所提到的技術問題，本發明提供了一種確定海洋平臺吊機承載能力下降率的方法，該種方法利用測試數據修正數值有限元模型，建立被測的海洋平臺吊機與有限元模型一一對應關系，通過數值計算得到承載能力的下降率。

本發明的技術方案是：該種種確定海洋平臺吊機承載能力下降率的方法，其特征在于包括如下步驟:

第一步，對待檢測的海洋平臺吊機進行整體結構靜、動態性能測試；

本步驟按照如下路徑進行：

測試時，吊機吊臂處于與甲板平行的狀態，即水平狀態；將振動傳感器布置在待檢測的海洋平臺吊機吊臂每段根部桿件上，這些桿件與平臺甲板平行并且兩兩桿件相互垂直，吊臂上布置至少8支加速度傳感器，經由計算得到吊模態參數；

對待檢測的海洋平臺吊機進行局部承載能力測試，分別采集吊臂在空載時起升50°、60°、70°和80°的應力數據和負載時起升50°、60°、70°和80°的應力數據，負載通過吊機主鉤懸掛水袋實現，采集負載在吊臂起升80°的應力數據后，放空水袋中的水，繼續采集此狀態下吊臂由80°、70°、60°到50°的應力數據，測試時，以吊機設計載荷的25％-30％來選擇水袋中水的重量；測試時，吊機吊臂上布置至少24支應變傳感器，A型架上布置至少8支應變傳感器，得到吊機局部應變值；

第二步，建立構成待檢測的海洋平臺吊機主體的材料性能數據庫和幾何截面參數數據庫；本步驟中所述吊機主體的材料數據為Q345型鋼，截面分別為圓管型鋼和H型鋼H355×365×18、H208×204×16和H160×155×12；

第三步，利用ansys有限元軟件建立待檢測的海洋平臺吊機整體結構有限元模型與吊機局部結構多尺度模型，通過整體結構的有限元模型靜力計算和模態計算得到結構質量、位移及數值模態陣型φ_a；

第四步，建立待檢測的海洋平臺吊機的多質點簡化模型，建立路徑如下：

1)將吊機吊臂分為n段，每段視為一個質點，質點間串式連接，得到吊機多質點簡化模型；提取經由第三步中獲取的整體結構有限元模型中的吊臂每段頂層質量及段間質量，每段頂層由于剛體假設，可以視為一個質點，段間質量上半部分集中于上質點，段間質量下半部分集中下質點，得到多質點簡化模型的質量列向量M；