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基于结构应力的张紧式立管波致疲劳可靠性研究
1
作者
贾鲁生
张龙
+1 位作者
付丽宁
赵天奉
《中国海上油气》
北大核心
2025年第5期193-203,共11页
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...
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。
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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
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职称材料
满载运煤敞车超常低周疲劳刚柔耦合评估新方法
被引量：
1
2
作者
靳世英
朴思扬
+3 位作者
聂春戈
张俊林
李向伟
朴明伟
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第22期70-80,共11页
备用传力路径变化不确定性使准静态应变能成为决定平面心盘旁承接口耦合程度的最重要影响因素之一,既有方法丧失了小位移线弹假设的应用前提。根据这一相关性发现,提出了刚柔耦合疲劳损伤评估新方法。为了攻克散料运输铁路货车刚柔耦合...
备用传力路径变化不确定性使准静态应变能成为决定平面心盘旁承接口耦合程度的最重要影响因素之一,既有方法丧失了小位移线弹假设的应用前提。根据这一相关性发现,提出了刚柔耦合疲劳损伤评估新方法。为了攻克散料运输铁路货车刚柔耦合仿真难题,采用了实体单元及边界共节点处理技术。在正常AAR5级谱和局部扭曲叠加谱激励输入下满载运煤敞车刚柔耦合仿真分析表明:上旁承运行荷载增大迫使车体结构扭曲产生不高于2 Hz的低频敏感响应。钩缓冲击座附近焊缝疲劳损伤评估结果与现场塑性破坏完全吻合。由于局部刚度不足,短竖梁补强设计也很难奏效。借鉴通用敞车耳板铆接的设计经验,合理制定了具有针对性的结构补强方案,使满载运煤敞车不会再发生上述塑性破坏。
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关键词
满载运煤敞车
刚柔耦合仿真技术
模态结构应力
恢复
焊缝疲劳损伤评估
超常低周疲劳
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职称材料
驮背运输车移动轨道滚动接触疲劳分析
被引量：
1
3
作者
方吉
杨晨曦
+2 位作者
李华
李向伟
李晓峰
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期1538-1546,共9页
驮背运输车是我国新设计的运输公路货车的铁路专用货车,针对其装卸过程中移动轨道结构的强度与疲劳问题,建立驮背运输车装卸机构的多体系统动力学模型进行分析。为了更准确地模拟移动轨道在滚动接触过程中的受力情况,将移动轨道制作成...
驮背运输车是我国新设计的运输公路货车的铁路专用货车,针对其装卸过程中移动轨道结构的强度与疲劳问题,建立驮背运输车装卸机构的多体系统动力学模型进行分析。为了更准确地模拟移动轨道在滚动接触过程中的受力情况,将移动轨道制作成柔性体建立刚-柔耦合动力学模型,并定义刚体与柔性体之间的滚动接触关系,对装卸过程进行模拟仿真计算。提取动力学计算的结果中的模态坐标时间历程,采用网格不敏感模态结构应力法预测移动轨道焊缝结构的疲劳寿命,对比分析各阶模态及轨道的水平偏移角度对焊缝疲劳寿命的影响。
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关键词
驮背运输车
移动轨道
刚-柔耦合
模态结构应力
法
焊缝疲劳
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职称材料
题名
基于结构应力的张紧式立管波致疲劳可靠性研究
1
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]
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职称材料
题名
满载运煤敞车超常低周疲劳刚柔耦合评估新方法
被引量：
1
2
作者
靳世英
朴思扬
聂春戈
张俊林
李向伟
朴明伟
机构
大连交通大学机械工程学院
大连交通大学詹天佑学院(中车学院)
中车齐齐哈尔车辆有限公司大连研发中心
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第22期70-80,共11页
基金
国家重点研发计划(2020YFB1200200ZL-02)。
文摘
备用传力路径变化不确定性使准静态应变能成为决定平面心盘旁承接口耦合程度的最重要影响因素之一,既有方法丧失了小位移线弹假设的应用前提。根据这一相关性发现,提出了刚柔耦合疲劳损伤评估新方法。为了攻克散料运输铁路货车刚柔耦合仿真难题,采用了实体单元及边界共节点处理技术。在正常AAR5级谱和局部扭曲叠加谱激励输入下满载运煤敞车刚柔耦合仿真分析表明:上旁承运行荷载增大迫使车体结构扭曲产生不高于2 Hz的低频敏感响应。钩缓冲击座附近焊缝疲劳损伤评估结果与现场塑性破坏完全吻合。由于局部刚度不足,短竖梁补强设计也很难奏效。借鉴通用敞车耳板铆接的设计经验,合理制定了具有针对性的结构补强方案,使满载运煤敞车不会再发生上述塑性破坏。
关键词
满载运煤敞车
刚柔耦合仿真技术
模态结构应力
恢复
焊缝疲劳损伤评估
超常低周疲劳
Keywords
laden coal gondola cars
rigid-flex coupling simulation technique
modal structural stress recovery
weld fatigue damage assessment
extraordinary low-cycle fatigue
分类号
U272.2 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
驮背运输车移动轨道滚动接触疲劳分析
被引量：
1
3
作者
方吉
杨晨曦
李华
李向伟
李晓峰
机构
大连交通大学机车车辆工程学院
中车齐齐哈尔车辆有限公司
出处
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期1538-1546,共9页
基金
国家重点研发计划资助项目(2017YFB1201303)
辽宁省自然科学基金资助项目(20170520162)
大连市高层次人才计划项目(2017RQ132)。
文摘
驮背运输车是我国新设计的运输公路货车的铁路专用货车,针对其装卸过程中移动轨道结构的强度与疲劳问题,建立驮背运输车装卸机构的多体系统动力学模型进行分析。为了更准确地模拟移动轨道在滚动接触过程中的受力情况,将移动轨道制作成柔性体建立刚-柔耦合动力学模型,并定义刚体与柔性体之间的滚动接触关系,对装卸过程进行模拟仿真计算。提取动力学计算的结果中的模态坐标时间历程,采用网格不敏感模态结构应力法预测移动轨道焊缝结构的疲劳寿命,对比分析各阶模态及轨道的水平偏移角度对焊缝疲劳寿命的影响。
关键词
驮背运输车
移动轨道
刚-柔耦合
模态结构应力
法
焊缝疲劳
Keywords
piggyback transporter
moving track
rigid-flexible coupling
modal structural stress method
welded structure fatigue
分类号
U272 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于结构应力的张紧式立管波致疲劳可靠性研究
贾鲁生
张龙
付丽宁
赵天奉
《中国海上油气》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
满载运煤敞车超常低周疲劳刚柔耦合评估新方法
靳世英
朴思扬
聂春戈
张俊林
李向伟
朴明伟
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
驮背运输车移动轨道滚动接触疲劳分析
方吉
杨晨曦
李华
李向伟
李晓峰
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020
1
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