發(fā)布時間：2017-09-11 16:37

  本文關(guān)鍵詞：考慮隨機腐蝕損傷的FPSO船體梁極限強度研究

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【摘要】：FPSO在生命周期內(nèi)因腐蝕損傷而引發(fā)海上事故不僅給船上工作人員帶來了生命威脅,而且直接造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失,甚至?xí)廴竞Ｑ蟓h(huán)境。因此,提高FPSO安全性成為廣大學(xué)者及設(shè)計人員共同的愿景,這就涉及到FPSO船體結(jié)構(gòu)極限強度的正確評估,尤其是含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)剩余極限強度的研究具有重要意義。本文在軸向壓縮載荷下對含點腐蝕損傷加筋板的剩余極限強度進行試驗研究,采用6種不同參數(shù)點腐蝕損傷加筋板試件進行試驗,通過改變試件點腐蝕坑位置、直徑、深度,分析了不同點蝕因素對加筋板屈曲破壞及剩余極限強度的影響,分別對含初始變形和不含初始變形試件數(shù)值仿真計算,與試驗結(jié)果進行對比分析;基于逐步破壞理論,采用非線性有限元法借助ANSYS軟件對含點腐蝕損傷加筋板極限強度進行數(shù)值仿真計算,分別探討點蝕坑位置、直徑、數(shù)目、深度、腐蝕體積不同時加筋板結(jié)構(gòu)屈曲崩潰方式和應(yīng)力分布,分析點蝕因素對加筋板剩余極限強度的影響;采用非線性有限元法對含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩進行研究,計算FPSO結(jié)構(gòu)分別在中拱、中垂?fàn)顟B(tài)下均勻腐蝕損傷和點腐蝕損傷時的極限彎矩并探討極限彎矩變化規(guī)律,其中,腐蝕損傷位置覆蓋了船體甲板、舷側(cè)外板、舷側(cè)內(nèi)板、船底板和船底內(nèi)板,分析在外載荷作用下FPSO各結(jié)構(gòu)之間的相互影響;考慮材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)尺寸及點腐蝕尺寸的隨機性,利用蒙特卡洛法并結(jié)合非線性有限元法分別對加筋板剩余極限強度及FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩進行循環(huán)計算,獲取大量計算結(jié)果后根據(jù)統(tǒng)計學(xué)知識得到概率密度散點圖,選取合適的概率密度曲線對散點圖進行擬合,并對隨機變量進行靈敏度分析。本文研究結(jié)果表明點腐蝕削減了加筋板極限承載能力,部分加筋板的加強筋并非同時屈曲失效,在先后崩潰期間有一定的時間間隔,試驗結(jié)果與有限元仿真結(jié)果較為吻合,初始變形對加筋板極限強度有很大影響;不同參數(shù)點蝕坑影響了加筋板應(yīng)力分布,削弱了結(jié)構(gòu)極限強度,改變了試件屈曲破壞方式,點蝕坑位于板中時加筋板極限強度被削弱的程度比點蝕坑位于板兩側(cè)時大,點蝕影響因素(直徑、數(shù)目、深度、體積)對加筋板極限強度有顯著影響,可近似看成二次單調(diào)函數(shù)關(guān)系,影響因素的數(shù)值越大,加筋板剩余極限強度越小;在中垂或者中拱極限狀態(tài)下,FPSO結(jié)構(gòu)只有部分構(gòu)件達到了材料的屈服極限,無論中垂還是中拱,在腐蝕作用下,FPSO結(jié)構(gòu)彎矩的變化具有很明顯的規(guī)律,隨著腐蝕損耗年限的增加,結(jié)構(gòu)強度的削弱量也隨之加大,當(dāng)均勻腐蝕損失的結(jié)構(gòu)體積與點腐蝕損失的結(jié)構(gòu)體積相同時,含均勻腐蝕FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩略大于含點腐蝕FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩;用傳統(tǒng)方法擬合加筋板極限強度概率密度函數(shù)、在中垂?fàn)顟B(tài)下用傳統(tǒng)方法擬合FPSO復(fù)雜結(jié)構(gòu)極限彎矩概率密度函數(shù)、在中拱狀態(tài)下擬合的極限彎矩概率密度函數(shù)均服從正態(tài)分布。極限彎矩隨點蝕深度的增大而減小,與中垂?fàn)顟B(tài)相比,中拱狀態(tài)時點蝕損傷對極限彎矩的影響程度更大,可以通過降低點蝕損傷程度來提高結(jié)構(gòu)極限彎矩。
【關(guān)鍵詞】：腐蝕損傷 加筋板 極限強度 隨機性 非線性有限元分析
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661.43
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-23
• 1.1 選題背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究概況15-22
• 1.2.1 腐蝕研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.2 含腐蝕損傷結(jié)構(gòu)極限強度研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 現(xiàn)有研究的不足21-22
• 1.3 論文的主要工作22-23
• 第2章 含點蝕損傷加筋板剩余極限強度試驗研究23-46
• 2.1 引言23
• 2.2 加筋板材料拉伸試驗23-25
• 2.2.1 試驗設(shè)備及條件23-24
• 2.2.2 試驗結(jié)果24-25
• 2.3 試驗設(shè)計25-30
• 2.3.1 試驗試件25-28
• 2.3.2 初始變形檢測28-29
• 2.3.3 測點及數(shù)據(jù)采集29-30
• 2.4 試驗結(jié)果及分析30-37
• 2.4.1 試件1和試件2試驗結(jié)果分析30-32
• 2.4.2 試件3和試件4試驗結(jié)果分析32-34
• 2.4.3 試件5和試件6試驗結(jié)果分析34-37
• 2.5 試驗試件剩余極限強度數(shù)值方法分析37-43
• 2.5.1 有限元模型37-38
• 2.5.2 初始變形模擬38
• 2.5.3 邊界條件38-39
• 2.5.4 有無初始變形模型有限元數(shù)值分析39-43
• 2.6 有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比43-45
• 2.7 本章小結(jié)45-46
• 第3章 含點蝕損傷加筋板剩余極限強度數(shù)值仿真分析46-64
• 3.1 引言46
• 3.2 幾何特性及材料參數(shù)46-47
• 3.2.1 加筋板模型的特性參數(shù)46-47
• 3.2.2 點蝕坑的幾何特性47
• 3.3 不同影響因素下的點蝕損傷加筋板極限強度分析47-62
• 3.3.1 點蝕位置對加筋板剩余極限強度的影響48-50
• 3.3.2 點蝕直徑對加筋板剩余極限強度的影響50-53
• 3.3.3 點蝕坑數(shù)目對加筋板架剩余極限強度的影響53-55
• 3.3.4 點蝕坑深度對加筋板剩余極限強度的影響55-57
• 3.3.5 點蝕坑損失的體積對加筋板架剩余極限強度的影響57-62
• 3.4 本章小結(jié)62-64
• 第4章 含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩研究64-74
• 4.1 引言64
• 4.2 點蝕損傷FPSO艙段結(jié)構(gòu)有限元模型64-65
• 4.2.1 含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)分析模型65
• 4.2.2 含腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)工況65
• 4.3 FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩分析65-73
• 4.3.1 含均勻腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩65-69
• 4.3.2 含點腐蝕損傷FPSO結(jié)構(gòu)的極限彎矩69-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第5章 考慮材料參數(shù)、構(gòu)件尺寸及點蝕隨機特性FPSO結(jié)構(gòu)極限強度研究74-90
• 5.1 引言74
• 5.2 研究方法74-75
• 5.3 典型加筋板極限強度的統(tǒng)計規(guī)律分析75-81
• 5.4 FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩的統(tǒng)計規(guī)律分析81-88
• 5.5 本章小結(jié)88-90
• 總結(jié)與展望90-92
• 參考文獻92-96
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果96-97
• 致謝97

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