臍帶纜是深海油氣開發(fā)的關(guān)鍵裝備之一,被視為水下生產(chǎn)系統(tǒng)的“神經(jīng)線”。動態(tài)應(yīng)用時,服役的環(huán)境荷載和浮體運動往往比較惡劣,需要進(jìn)行嚴(yán)格的抗疲勞分析,確保其服役壽命內(nèi)安全運行。目前臍帶纜結(jié)構(gòu)設(shè)計仍以安全系數(shù)為基礎(chǔ),未充分考慮隨機(jī)因素的影響,而臍帶纜應(yīng)用環(huán)境的特殊性使得隨機(jī)性因素的影響不可忽略。因此本文將抗疲勞性能與疲勞可靠性分析引入到臍帶纜設(shè)計過程中,從整體和截面兩方面分別展開研究,完善了現(xiàn)有的臍帶纜設(shè)計方法。為保證結(jié)構(gòu)安全及功能實現(xiàn),臍帶纜整體上往往呈現(xiàn)特定的線型。本文針對工程上經(jīng)典的緩波式線型,提出了臍帶纜抗疲勞線型優(yōu)化設(shè)計方法。應(yīng)用代理模型方法以高精度、計算量小的數(shù)學(xué)模型替代原本高度非線性的有限元模型,得到了以線型控制參數(shù)為設(shè)計變量,整體線型長度與疲勞響應(yīng)為目標(biāo)函數(shù)的臍帶纜抗疲勞線型優(yōu)化設(shè)計模型。并針對臍帶纜整體疲勞壽命計算中工況繁多導(dǎo)致的海量計算問題,引入疲勞工況篩選技術(shù),得到了兼顧抗疲勞性能與經(jīng)濟(jì)成本的臍帶纜整體線型設(shè)計方案。臍帶纜是由鋼管、光纖、電纜以及加強鎧裝等多構(gòu)件螺旋纏繞組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu),對局部截面組成構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計是提高臍帶纜結(jié)構(gòu)抗疲勞性能的另一條可能途徑。本文針對臍帶纜的...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究對象
    1.3 研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要內(nèi)容
2 疲勞與可靠性分析理論
    2.1 疲勞分析理論
        2.1.1 材料的疲勞破壞
        2.1.2 抗疲勞設(shè)計準(zhǔn)則
        2.1.3 疲勞損傷計算原則
        2.1.4 臍帶纜疲勞壽命分析方法
    2.2 可靠性分析理論
        2.2.1 可靠性、可靠度與可靠度指標(biāo)的基本概念
        2.2.2 結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)的常用計算方法
        2.2.3 臍帶纜疲勞可靠性分析中的不確定性因素
    2.3 本章小結(jié)
3 臍帶纜抗疲勞線型優(yōu)化設(shè)計
    3.1 臍帶纜線型設(shè)計流程
        3.1.1 概念選型
        3.1.2 初步設(shè)計
        3.1.3 詳細(xì)校核
    3.2 臍帶纜抗疲勞線型優(yōu)化設(shè)計方法
        3.2.1 目標(biāo)函數(shù)
        3.2.2 設(shè)計變量與設(shè)計空間
        3.2.3 約束條件
    3.3 臍帶纜抗疲勞線型優(yōu)化設(shè)計實例
        3.3.1 設(shè)計背景描述
        3.3.2 初始設(shè)計及疲勞優(yōu)化設(shè)計工況篩選
        3.3.3 抽樣設(shè)計及代理模型建立
        3.3.4 臍帶纜抗疲勞線型優(yōu)化設(shè)計結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
4 臍帶纜結(jié)構(gòu)疲勞可靠性分析
    4.1 臍帶纜疲勞可靠性分析基礎(chǔ)
        4.1.1 臍帶纜疲勞可靠性分析的極限狀態(tài)方程
        4.1.2 臍帶纜疲勞可靠性的計算方法
    4.2 疲勞可靠性計算實例
        4.2.1 環(huán)境參數(shù)
        4.2.2 臍帶纜線型與截面設(shè)計參數(shù)
        4.2.3 不確定性因素統(tǒng)計
        4.2.4 臍帶纜疲勞壽命可靠性計算
    4.3 疲勞可靠性分析
        4.3.1 疲勞壽命可靠性計算結(jié)果分析
        4.3.2 臍帶纜結(jié)構(gòu)疲勞可靠性對設(shè)計參數(shù)的靈敏度分析
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 海洋疲勞環(huán)境設(shè)計工況
附錄B 鋼管單元的應(yīng)力響應(yīng)統(tǒng)計
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3883239