[發明專利]局部系泊失效下半潛式平臺韌性定量評估方法

在審

• 申請號: 202210646969.0
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN115168939A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 余楊;張文豪;吳靜怡;余建星
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于局部系泊失效下的半潛式平臺韌性定量評估方法，包括：

(1)基于半潛式平臺吸收破壞、適應破壞及在破壞后恢復三個階段的響應過程，構建半潛式平臺局部系泊失效前后至恢復全過程的性能水平曲線，將半潛式平臺韌性量化為吸收韌性、適應韌性、恢復韌性三部分；

其中，吸收韌性指半潛式平臺吸收破壞并降低對自身影響的能力，以半潛式平臺運動的瞬態響應來衡量；適應韌性指半潛式平臺遭受破壞后適應破壞及其影響以使破壞后的穩態靠近原始穩態的能力，以半潛式平臺運動的穩態響應來衡量；恢復韌性指半潛式平臺從破壞中快速恢復并保持正常作業的能力，以半潛式平臺恢復至正常的恢復時間及成本來衡量；

(2)統計半潛式平臺局部系泊失效前后結構響應數據及恢復操作所需數據，并對初始數據進行處理，得到計算數據值；

其中，所需數據包括不同工況下半潛式平臺局部系泊失效前后的水平位移、角位移、系泊纜張力大小、恢復時間和恢復成本；

獲取各類數據的計算數據值的方法為：選定各個不同工況最危險狀態即：對所選定工況下的所有初始數據取響應最大值，且取絕對值；

(3)對半潛式平臺進行安全檢驗，方法為：統計各局部系泊失效工況下剩余系泊纜的張力值并計算安全系數，設定安全系數閾值，若安全系數大于所設定的安全系數閾值，則認為半潛式平臺處于安全狀態；否則會引起連續失效，此時判定半潛式平臺處于失效狀態，其中，所述安全系數為系纜斷裂強度與所受最大張力之比；

(4)以半潛式平臺韌性為總指標，吸收韌性、適應韌性和恢復韌性為一級指標，在三種韌性下分別進行二級韌性指標構建，得到半潛式平臺韌性評估三層指標體系，方法如下：

1)吸收韌性下的二級指標為半潛式平臺的瞬態角位移R_θ,TS，所述的瞬態角位移R_θ,TS包括瞬態橫搖、縱搖和艏搖角位移三種數據；瞬態角位移R_θ,TS定義為半潛式平臺原始穩態搖動角度最大值與局部系泊失效后瞬態搖動角度最大值的比值：

其中，θ_OS為原始穩態搖動角度最大值；θ_TS為半潛式平臺局部系泊失效后瞬態搖動角度最大值；

2)適應韌性下的二級指標為半潛式平臺的穩態水平位移、穩態角位移和穩態張力響應三類指標，所述的穩態水平位移包括橫蕩和縱蕩兩種數據，所述的穩態角位移包括橫搖、縱搖和艏搖三種數據；對于穩態水平位移韌性測度指標和穩態角位移韌性測度指標R_θ,SS，定義為原始穩態響應值與新的穩態響應值相比原始穩態響應值的增量的比值：

其中，和θ_OS分別為原始穩定狀態水平位移和角位移的響應最大值；和θ_DS分別為局部系泊失效后新的穩態下水平位移和角位移的響應最大值；

對于穩態張力韌性測度指標，用平均變化量表示，定義為新的穩態下系泊纜張力相比原始穩態下系泊纜張力的增量與原始穩態張力的比值的均值：

其中，T_k,DS為新的穩態下關注的第k組系泊纜張力的最大值；T_k,OS為原始穩態下關注的第k組系泊纜張力的最大值；N為系泊纜的組數；

3)恢復韌性中的恢復操作為更換系泊纜，即恢復韌性以恢復時間與恢復成本來衡量；

恢復韌性下的二級指標選取為半潛式平臺的相對換纜時間R_t與相對換纜成本R_c；對于相對換纜時間R_t，定義為半潛式平臺遭受破壞時刻到恢復過程開始時刻的時長與半潛式平臺恢復階段的時長之比：

其中，t₀為半潛式平臺遭受破壞時刻；t₂為恢復開始時刻；t₃為恢復完成時刻；t_r＝t₃-t₂，為恢復階段所用時長；

對于相對換纜成本R_c，定義為恢復階段成本的1/₄次方和失效系泊纜數量之差與其自身之比：

其中，c_r指恢復階段成本也即更換系泊纜的成本；n_f指失效系泊纜的數量；

定義半潛式平臺損傷系數，用以估計不同失效工況下半潛式平臺偏離正常作業狀態的程度；根據工程經驗確定理想情況下單根纜斷裂時的基準恢復時間t及基準恢復成本c，也即理想情況下的最快換纜時間及所需最小成本，則實際單根纜斷裂時的恢復時間與恢復成本即：

t_r＝(1+μ_i)t，c_r＝(1+μ_i)c

其中，μ_i為失效工況i下的半潛式平臺損傷系數，表示新的穩態與原始穩態的偏差程度，定義為1減去兩種穩態下計算數據值比值的均值；

(5)采用CRITIC法對指標進行賦權，將各指標值及其所占權重進行加權計算，得到三種韌性權重值及半潛式平臺韌性值。

2.根據權利要求1所述的半潛式平臺韌性定量評估方法，其特征在于，安全系數閾值為1.25。