题名 基于结构应力的张紧式立管波致疲劳可靠性研究
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作者
贾鲁生 张龙 付丽宁 赵天奉
机构
中国石油大学(北京) 中海油研究总院有限责任公司 国家能源深水油气工程技术研发中心
出处
《中国海上油气》
北大核心
2025年第5期193-203,共11页
基金
国家能源深水油气工程技术研发中心主任基金(2024)项目前瞻课题“基于环焊缝疲劳失效的深水立管可靠性评价方法与设计理论(编号:KJQZ-2024-2103)” 国家科技重大专项“深水油气干式生产处理平台关键技术与装备”课题3“浮式深水干式油气生产处理平台生产立管关键技术研究(编号:2024ZD1403303)” 国家重点研发计划项目“深海采矿非金属非黏结柔性混输管关键技术研究”课题1“深海采矿非金属柔性混输管设计及其关键技术研究(编号:2022YFC2803701)”部分研究成果。
文摘
顶部张紧式立管(TTR)作为海洋油气生产的关键装备,其环焊缝在复杂波浪载荷作用下易发生疲劳损伤,现有的疲劳可靠性分析方法存在模态关联不足、S-N曲线选型困难等问题。提出了一种适用于波浪谱激励的TTR环焊缝多轴频域疲劳可靠性分析模型,能有效解决传统方法的局限性。该方法首先基于Pierson-Moskowitz谱建立线性化的波浪力谱,进而结合模态动力学分析实现立管环焊缝的结构应力功率谱的构建;随后,结合PDMR多轴疲劳准则及主S-N曲线构建了立管环焊缝的疲劳极限状态函数,并分别采用一次二阶矩法(FOSM)和蒙特卡洛法(MCS)对模型精度进行验证;最后,分析并计算了多海况下立管环焊缝的疲劳可靠度指标及失效概率。研究结果表明:立管前10阶模态为响应主导模态,第4、6、8阶模态响应最显著,多模态叠加会加剧疲劳损伤;距离顶部16 m处焊缝的疲劳可靠度指标最小(1.72),失效概率为0.043,水下井口连接位置焊缝可靠度指标为2.17,失效概率0.0151。基于等效结构应力和主S-N曲线的极限状态函数形式简洁,模型精度满足工程要求。研究成果为海洋结构物焊缝疲劳可靠性分析提供了新方法,对提升TTR设计安全性具有重要工程价值。
关键词
顶部张紧式立管 (TTR) 环焊缝 谱疲劳 模态结构应力 主S-N曲线 可靠性研究
Keywords
top-tensioned riser(TTR) girth weld spectral fatigue modal structural stress master S-N curve reliability research
分类号
TE88
[石油与天然气工程—油气储运工程]
题名 顶张紧式立管涡激振动疲劳分析方法系统研究
被引量：1
2
作者
杨琥 杨伟 苑健康 马坤明
机构
海洋石油工程股份有限公司设计公司
出处
《舰船科学技术》
北大核心
2015年第6期71-75,共5页
基金
中国海洋石油总公司科技资助项目(CNOOC-KJ 125 ZDXM 05 GC 00 GC 2013-02)
文摘
涡激振动疲劳分析作为立管工程设计中重要内容,成为深水海洋工程中不可忽视的一部分。本文结合我国南海深水油气田开发前景,参考国际业界工程经验积累,基于行业国际主流分析软件Shear7系统介绍了顶张紧式立管的涡振疲劳分析流程,包括涡激振动的发生机理与理论方法,结构模型创建,流速输入转化等方面。此外通过典型算例对所提出的截面疲劳分布流速法与传统的平面投影法进行结果对比,对这种简化方法论证了其应用与参考性。文章着重分析过程细节,对工程实践中的涡振疲劳分析具有实际应用价值。
关键词
涡激振动 顶张紧式立管 截面疲劳分布法
Keywords
VIV top tensioned riser sectional fatigue summarizing method
分类号
U661.44
[交通运输工程—船舶及航道工程]
题名 深海顶张式立管顺流涡激振动响应预报方法
被引量：7
3
作者
曲雪 薛鸿祥 唐文勇
机构
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2013年第15期32-36,共5页
基金
国家自然科学基金项目(51009089)资助 高等学校博士学科点专项科研基金课题(20100073120017)资助
文摘
针对深海顶端张紧式立管,基于刚性圆柱体顺流方向受迫振荡实验的水动力信息,采用有限元方法和能量平衡原理,建立了立管顺流涡激振动幅值响应的分析模型。该模型计及了立管横流方向涡激振动对顺流升力放大效应,根据激发力来源不同,分无量纲频率响应区间计算幅值并进行加权模态叠加。预报结果与Chaplin阶梯状来流涡激振动实验测量数据对比,吻合程度较好。
关键词
顶端张紧式立管 顺流 涡激振动 振幅响应
Keywords
Mechanical engineering Mechanical properties
分类号
P731.2
[天文地球—海洋科学]
题名 深水顶部预张力立管管中管结构强度参数敏感性分析
被引量：6
4
作者
康庄 张立 张立健 何宁
机构
哈尔滨工程大学船舶工程学院深海工程技术研究中心 海洋石油工程股份有限公司
出处
《船海工程》
北大核心
2015年第4期99-103,共5页
基金
国家科技重大专项(2011X05027-002-004-008)
文摘
通过分析立管结构的受力控制方程,使用非线性时域分析软件Orca Flex建立管中管结构的有限元模型,分析生产TTR在正常操作状态时,不同顶部张力系数、不同波高和谱峰周期对立管强度的影响,并根据API RP 2RD规范校核管中管结构外管和内管的应力。结果表明,随着顶部张力系数增加,外部套管有效张力和等效应力均增大明显,内管改变不敏感;当波浪周期逼近平台运动周期,随着波高的增加,外管的有效张力和最大等效应力均增加,内管微幅变化;校核API规范,立管结果满足要求。认为在顶部预张力立管校核时,应对其进行敏感性分析,协调多个参数以使其性能达到最优。
关键词
顶部张紧式立管 敏感性 TTF 波浪
Keywords
Top Tensioned Riser sensitivity TrF wave
分类号
U674.38
[交通运输工程—船舶及航道工程]
题名 非均匀来流下深海立管涡激振动响应研究
被引量：12
5
作者
薛鸿祥 唐文勇 张圣坤
机构
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2007年第12期10-13,共4页
基金
国家863计划项目(2006AA09A107) 上海市科委重大基础研究课题资助(05DJ14001)
文摘
针对顶端张紧式深海立管的特点,采用简化后的振动模型,结合刚性圆柱体自激振荡与受迫振荡实验数据,建立了深海立管在非均匀来流下涡激振动响应的简化分析模型。各阶模态的响应位移通过平衡涡激锁定区域内柱体的输入能量与非锁定区内流体阻尼的耗散能量计算得到。该模型能充分体现涡激振动现象中频锁范围、附加质量以及非线性流体阻尼等本质特点,且形式简洁,计算方便。通过与实验结果的对比显示,该模型是可行的。
关键词
深海立管 张紧式立管 涡激振动 锁定
Keywords
deep water riser top-tcnsioned riser vortex-induced vibration lock-in
分类号
P731.2
[天文地球—海洋科学]
