收藏本站
《中国石油大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

老龄平台结构完整性动态评估与风险控制

陈团海  
【摘要】:目前世界范围内有大量老龄平台需要延寿继续服役,为保证平台延寿服役期间的安全,必须对老龄平台结构完整性进行动态评估,研究相关的风险控制技术。本课题结合国家863项目“近海老龄平台延寿技术研究”、国家自然科学基金项目“面向老龄平台延寿工程的寿命预测与管理理论及方法研究”和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“南海深水油气开采风险控制技术应用基础研究”中老龄平台结构完整性管理的内容展开研究,在老龄平台时变可靠性、动态疲劳可靠性、风险动态评价与控制技术、基于风险的老龄平台检修优化等4个方面取得了较大进展,并综合所取得理论与技术成果,开发老龄平台结构完整性管理软件系统APSIMS,为技术理论的实际工程应用提供方便。本文主要研究成果归纳如下: 1老龄平台整体时变可靠性分析 将老龄平台延寿服役期间的结构抗力与载荷效应作为随机过程,研究老龄平台在极值海洋环境载荷作用下的时变可靠性。分析老龄平台抗力衰减的因素,研究腐蚀和裂纹两种主要因素对平台抗力的影响规律,根据腐蚀与裂纹参量随时间的变化分析平台抗力衰减规律,确定平台抗力衰减的多项目函数、幂函数和指数函数共3种函数模型;分析老龄平台延寿服役期间可能出现的极值海冰、台风和地震3种极值载荷概率特征,研究平台在不同极值载荷作用下的载荷效应,提出平台载荷效应概率模型分析方法;根据抗力—载荷干涉理论,分别采用时间离散法、等效载荷法和时间增量法3种方法建立基于极值载荷的老龄平台时变可靠性分析模型;以此为基础利用可靠性更新理论,研究两种老龄平台时变可靠性更新方法:基于检测资料的Bayes更新与基于验证载荷的更新。 2老龄平台动态疲劳可靠性分析 随着老龄平台服役时间的增长,平台结构疲劳损伤不断累计从而导致平台疲劳抗力下降,基于S-N曲线法和断裂力学法建立平台疲劳损伤累计模型和裂纹扩展模型,采用时域分析法和频域分析法计算名义应力;将管节点作为平台疲劳分析的基本单元,提出基于路径映射技术的管节点热点应力集中系数计算方法,并研究复合载荷下管节点应力集中系数沿管节点分布规律;分别将平台延寿服役期间疲劳损伤和裂纹扩展尺寸作为随机过程,基于动态疲劳损伤干涉理论和动态裂纹尺寸干涉理论,建立动态疲劳可靠性分析模型;考虑腐蚀对平台疲劳损伤累计与裂纹扩展的影响,研究腐蚀作用下疲劳应力范围随时间的变化函数,建立考虑疲劳与腐蚀交互作用的平台动态可靠性模型;基于检测与维修情况对平台动态可靠性进行更新,给出在2种不同检测结果与维修情况下的动态疲劳可靠性更新模型;将可靠性分析提高至系统层面,分析平台系统动态疲劳可靠性,研究老龄平台系统失效模式确定方法与系统动态可靠性计算方法。 3老龄平台动态风险评价与控制技术研究 将风险作为老龄平台结构完整性评价指标,采用故障类型及影响分析法对老龄平台风险进行识别,借助于有限元分析方法确定危险因素对平台结构的影响程度,采用故障类型和影响、危险度分析法对平台结构风险进行半定量评价;研究老龄平台结构风险衡量方法和接受准则,通过建立老龄平台失效事故树模型计算平台失效概率,研究平台失效后果分析方法,根据“最低合理可行(ALARP)”原则对老龄平台进行定量风险评价;考虑到平台延寿服役期间结构失效概率与风险后果的动态特征,研究老龄平台动态风险评价方法;针对风险超过临界值的情况提出4种风险控制技术,采用ANSYS软件建立每种风险控制方法评价模型,并对采取风险控制措施后的平台结构风险进行动态评估,利用数值方法验证这些风险控制技术的有效性。 4基于风险优化的老龄平台检测与维修规划 检测与维修是保证老龄平台结构完整性的主要方式,为确定老龄平台合理的检修方案,建立基于风险的老龄平台检修规划优化模型,分析模型中检测、维修和失效期望费用的计算方法,制定采用MATLAB工具箱中遗传算法进行检修优化求解的步骤;鉴于各种期望费用为检测、维修和失效事件发生概率的函数,建立这三个事件的安全裕度方程,根据事件树模型分析各个检测时间点平台需要检测、维修以及结构失效的概率。首先根据建立的检修优化模型对检修过程中的检测次数和时间、检测方法以及维修方法三种单项影响因素进行优化,并对相关费用进行敏感性分析;再根据实际情况,综合考虑各种因素的不确定性,对各种检测与维修方法进行组合,并对每种方案均进行基于风险的检修优化分析,通过对优化结果确定最佳检修方案。 5老龄平台结构完整性管理系统的研制 为方便结构完整性管理理论的应用,采用Visual Basic 6.0语言开发老龄平台结构完整性管理软件系统APSIMS。根据API规范中海洋平台结构完整性管理流程建立详细的老龄平台结构完整性管理框架,据此对软件APSIMS的系统结构进行设计;采用Microsoft Office Access建立软件数据库系统实现软件内部的数据储存与传输,共设计平台结构数据库、海洋环境载荷数据库和结构检测数据库3类数据库,通过调用ANSYS和MATLAB作为程序接口完成平台有限元分析和检修优化求解;APSIMS软件集老龄平台结构完整性管理理论集成为一体,主要功能包括动态可靠性分析、风险分析、风险控制与评价、检修决策与规划,能够实现对老龄平台延寿服役期间的结构完整性进行全过程管理。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TE951

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐文勇,李典庆,张圣坤;基于风险的船体结构检测及维护研究综述[J];船舶力学;2005年05期
2 董聪;结构系统可靠性理论:进展与回顾[J];工程力学;2001年04期
3 贾法勇,霍立兴,张玉凤,杨新岐;热点应力有限元分析的主要影响因素[J];焊接学报;2003年03期
4 安伟光,陈燕,孙克淋;基于检测结果的海洋工程结构TLP系索系统疲劳可靠性分析[J];哈尔滨工程大学学报;2004年06期
5 段忠东,欧进萍;基于概率疲劳累积损伤理论的构件抗力衰减分析[J];哈尔滨建筑大学学报;1996年01期
6 董聪,杨庆雄;现代结构系统可靠性分析理论发展概况及若干应用[J];力学进展;1993年02期
7 张俊芝;验证荷载对服役结构抗力的影响分析[J];南昌大学学报(理科版);2001年02期
8 欧进萍,段忠东;基于随机裂纹扩展机制的构件抗力衰减分析[J];机械强度;1994年03期
9 欧进萍,段忠东;渤海导管架平台桩柱冰压力随机过程模型及其参数确定[J];海洋学报(中文版);1998年03期
10 李典庆,张圣坤,唐文勇;基于风险的船体结构腐蚀优化检测及维修规划[J];上海交通大学学报;2004年11期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 姚继涛;赵国藩;浦聿修;;结构抗力的独立增量过程概率模型[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张道坤;FPSO全生命周期结构风险研究[D];上海交通大学;2007年
2 牟善军;海上石油工程风险评估技术研究[D];中国海洋大学;2006年
3 宋剑;海洋平台结构在偶然灾害作用下的可靠性研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李强;海洋平台风险评估技术及应用[D];中国海洋大学;2006年
2 吕秀艳;固定式海洋平台结构风险评估及应用[D];中国海洋大学;2005年
3 李晓冬;固定式海洋平台基于GUS&GSA技术的定量风险评估方法的研究[D];中国海洋大学;2005年
4 肖建勇;海洋平台安全风险分析方法研究[D];天津大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方从严,梁有峰,吴庆;土木工程的现状与未来发展趋势综述[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年02期
2 王崇义;10000M~3煤气柜爆炸事故分析[J];安全;2004年06期
3 郝哲,王晓初,罗敖,刘斌;韩家岭隧道监测数据的时序分析方法[J];地下空间;2004年04期
4 方华灿 ,吴小薇 ,贾星兰;渤海海冰作用下采油平台的模糊疲劳寿命估算[J];冰川冻土;2003年S2期
5 周丽娟;乐晓波;;物流配送路径优化的研究[J];办公自动化;2007年06期
6 张爱林;基于功能可靠度的结构全寿命设计理论研究综述[J];北京工业大学学报;2000年03期
7 张爱林,王海涛,任维杰;结构优化设计中压杆稳定可靠度约束的简化处理[J];北京工业大学学报;2001年01期
8 冯福璋;冯雅丽;张文明;;大洋多金属结核1km海上开采实验系统扬矿管水平液动力分析和计算[J];北京科技大学学报;2006年11期
9 廖明,张文明,方湄,冯雅丽;时间序列分形特征的判别[J];北京科技大学学报;1998年05期
10 王甲畏,王德禹;基于热点应力的FPSO焊接结构疲劳问题研究[J];船舶工程;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张林华;刘玉洲;;煤矿安全事故的灰色马尔可夫预测模型[A];第十四届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会暨中国职业安全健康协会2006年学术年会论文集[C];2006年
2 刘舒;王大为;;对安全技术及工程学科专业在公安教育中发展的探索[A];中国职业安全健康协会2007年学术年会论文集[C];2007年
3 赵晓姣;张乃禄;;锅炉缺水事故的事故树分析[A];中国职业安全健康协会2007年学术年会论文集[C];2007年
4 董聪;;模式失效概率计算的理论与方法(Ⅰ)[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
5 董聪;江见鲸;;结构智能健康诊断研究与进展[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
6 姜卫利;范俊杰;;散粒体道床模糊可靠度分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
7 李静波;;建筑火灾危险源的辨识[A];2005年湖北省消防学术论文集[C];2005年
8 赵建平;;海底管道风险评价方法简介[A];第三届全国管道技术学术会议压力管道技术研究进展精选集[C];2006年
9 郑贤斌;陈国明;;在役埋地油气管道腐蚀评估与维修决策模型[A];第三届全国管道技术学术会议压力管道技术研究进展精选集[C];2006年
10 杜永峰;邵云飞;;应变模态在桁架结构损伤识别中的应用[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 季顺迎;渤海海冰数值模拟及其工程应用[D];大连理工大学;2001年
2 曲月霞;海冰与近海结构物作用的物理模拟研究[D];大连理工大学;2001年
3 张海勇;基于局域波法的非平稳随机信号分析中若干问题的研究[D];大连理工大学;2001年
4 谢宏;电力系统日负荷预测理论与方法的研究[D];华北电力大学;2002年
5 王志鹏;基于信息融合技术的故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2001年
6 王栋;波浪作用下海床动力响应与液化的数值分析[D];大连理工大学;2002年
7 赵尚传;钢筋混凝土结构基于可靠度的耐久性评估与试验研究[D];大连理工大学;2002年
8 郝志明;随机结构有限元法及可靠性研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年
9 李昌志;基于GIS的流域产沙及水土保持决策支持系统研究[D];四川大学;2002年
10 孙玉武;自升式平台后服役期结构强度及损伤评估研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱建伟;多层次灰色评价法在现代石化装置风险检测中的应用[D];浙江工业大学;2005年
2 王文华;混凝土斜拉桥施工期抗力概率模型研究[D];长沙理工大学;2004年
3 沈宝杰;数控车床可靠性增长技术研究[D];山东大学;2005年
4 曾竞龙;结构疲劳裂纹产生与扩展的计算模拟[D];武汉理工大学;2005年
5 徐金;现役重力坝使用寿命的预测[D];合肥工业大学;2005年
6 任春玲;计算机辅助概率安全分析软件的设计与实现[D];合肥工业大学;2005年
7 孙桂利;时间序列方法在临钢六号高炉铁水含硅量预测中的应用[D];西安建筑科技大学;2001年
8 孟纯军;结构可靠度分析及其优化算法[D];湖南大学;2001年
9 于晓;渤海海冰锥体冰荷载研究[D];大连理工大学;2001年
10 盛庆武;深海采矿系统扬矿管流体动力系数试验研究及应用[D];中国船舶科学研究中心;2001年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 金伟良,宋剑,龚顺风,白秉仁;海洋平台受损构件的承载能力与加固分析[J];工程力学;2003年05期
2 金伟良,潘东明,张兴才;超载作用下的海洋平台结构可靠性[J];中国海上油气(工程);1997年04期
3 张燕坤,金伟良,李卓东;极端荷载作用下海洋导管架平台体系可靠度分析[J];海洋工程;2001年04期
4 欧进萍,刘学东,陆钦年,王光远;现役导管架式海洋平台结构整体安全度评估[J];海洋工程;1996年03期
5 王生楠,于红艳;含裂纹结构的极限载荷分析[J];机械科学与技术;2004年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 翟钢军;海洋固定平台模糊优化与模糊可靠性研究[D];大连理工大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蒲高军;模糊随机可靠性理论在海洋平台中的应用[D];大连理工大学;2003年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张建宇,费斌军,赵丽滨;疲劳多裂纹扩展随机模型[J];北京航空航天大学学报;2000年04期
2 董聪;可靠性工程中的经验Bayes方法(Ⅱ)[J];北京航空航天大学学报;1996年04期
3 张建宇,费斌军,赵丽滨;含多裂纹结构的可靠性分析方法[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
4 祁恩荣,崔维成,彭兴宁,徐向东;船舶碰撞和搁浅后剩余强度可靠性评估[J];船舶力学;1999年05期
5 唐文勇,李典庆,张圣坤;基于风险的船体结构检测及维护研究综述[J];船舶力学;2005年05期
6 王平,程志虎,胡毓仁,陈伯真;海洋工程结构的疲劳可靠性更新研究[J];船舶;2000年02期
7 李青霞,周波,陈俊达;超声波船体腐蚀检测的现状及发展趋势[J];测试技术学报;1998年03期
8 高小旺,鲍霭斌;地震作用的概率模型及其统计参数[J];地震工程与工程振动;1985年01期
9 曲乃泗;水中空间结构对随机地震的反应[J];地震工程与工程振动;1986年01期
10 陈镕,曹国敖;海洋平台结构地震反应的近似计算[J];地震工程与工程振动;1987年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 郑忠双;极端环境下海洋结构物随机响应分析及动力可靠性研究[D];浙江大学;2001年
2 魏巍;导管架式海洋平台地震破坏状态分析研究[D];中国海洋大学;2004年
3 索清辉;基于概率理论的既有桥梁承载力评估方法研究[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 吴映栋;地震作用下剪切型结构时程分析与可靠性[D];浙江大学;2004年
2 杨剑;碳纤维布加固混凝土柱的试验研究与数值模拟[D];河海大学;2006年
3 李海波;土壤与地震对自升式钻井平台的作用[D];大连理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 左德祥;谈反射波法检测预应力管桩结构完整性[J];西部探矿工程;2005年S1期
2 陈国华;结构完整性评定技术进展与展望[J];石油化工设备技术;2001年06期
3 王波;许心光;王圣来;孙洵;顾庆天;李毅平;房昌水;梁晓亮;冯彧;;快速生长大尺寸KDP单晶[J];人工晶体学报;2008年04期
4 戴光,徐彦廷,李伟,唐伟;球罐活性缺陷的模糊评定方法[J];石油学报;1998年02期
5 李爱菊,王威强,杜培德,孙守樟;压力容器安全评定的实践[J];山东轻工业学院学报;1998年02期
6 杨长龙;杨铁金;魏远隆;张庆合;张维冰;李彤;;径向流动整体固定相结构完整性的评价[J];分析化学;2005年12期
7 范金娟;陶春虎;张宝才;赵旭;;树脂基碳纤维复合材料壁板前缘的断裂原因[J];机械工程材料;2008年12期
8 隋欣;万谦;王宁飞;毕世华;;高温老化过程中推进剂模量变化对药柱结构完整性的影响[J];推进技术;2009年03期
9 邓斌;许俊松;李冬;;基于ANSYS的复合固体推进剂力学响应分析[J];航空计算技术;2009年06期
10 刘明亮;张玉凤;霍立兴;邓彩艳;;海底管道安全性评定方法的分析[J];焊接学报;2006年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛景川;沈真;郑旻仲;焦坤芳;;以结构完整性为目标的安全性指标体系[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
2 王灿;王丽影;李增霞;查锡良;;人肝癌细胞SMMC-7721中过表达N-乙酰氨基转移酶V(GnT-V)影响受体蛋白酪氨酸磷酸酶kappa(RPTPκ)结构完整性和生物学功能[A];2008年全国糖生物学学术会议论文摘要[C];2008年
3 武淮生;钟群鹏;应郁平;;确定性与概率性结构完整性评定方法的比较[A];第四届全国压力容器学术会议论文集[C];1997年
4 武淮生;钟群鹏;应郁平;;含缺陷钛管的结构完整性评定[A];第四届全国压力容器学术会议论文集[C];1997年
5 李戈岚;吴斌;;复合材料飞机结构完整性强度验证技术[A];全国首届青年复合材料学术交流会论文集[C];2007年
6 陈养厚;陈国明;;碳纤维材料在海洋结构修复工程中的应用[A];2007年度海洋工程学术会议论文集[C];2007年
7 张艳丽;黄文龙;;英国含缺陷压力容器结构完整性评定技术的新进展[A];第五届全国压力容器学术会议论文集[C];2001年
8 刘锦昆;王树青;韩雨连;;老龄导管架式海洋平台极限承载力分析[A];2008年度海洋工程学术会议论文集[C];2008年
9 贾法勇;韩莉娜;;自升式钻井平台有限元建模及结构完整性分析技术研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
10 于洋;王宁飞;张平;;带筋套管形装药结构完整性分析[A];中国宇航学会固体火箭推进第22届年会论文集(推进剂分册)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 赵捷 特约记者 肖云;管道工程结构完整性技术研习会在廊召开[N];石油管道报;2009年
2 记者 李学华;第六届国际青年核科学家大会举行[N];科技日报;2010年
3 麦可罗泰克(常州)产品服务有限公司 张乃红;我国PCB测试技术现状[N];中国电子报;2004年
4 魏翔飞;群策群力 智擒工艺“拦路虎”[N];中国航天报;2010年
5 侯斌;新加坡的小区物业管理[N];市场报;2001年
6 空军指挥学院教授 苏恩泽;战机“心脏”——发动机[N];解放军报;2000年
7 ;慎用高剂量微量元素[N];中国畜牧报;2002年
8 文仪;新加坡小区的物业管理[N];中华建筑报;2000年
9 赵宇;新加坡小区的物业管理[N];中华建筑报;2004年
10 朱彤;小龙;陕飞全力确保重点型号节点[N];中国航空报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈团海;老龄平台结构完整性动态评估与风险控制[D];中国石油大学;2011年
2 陈养厚;滩海石油老龄平台维修方法及应用研究[D];中国石油大学;2010年
3 钟涛;大长径比固体火箭发动机点火瞬态过程研究[D];国防科学技术大学;2005年
4 朱卫兵;固体火箭发动机药柱结构完整性及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 毕云枫;超嗜热酯酶APE1547中特殊位置氢键对酶学性质影响的研究[D];吉林大学;2007年
6 吴非;强激光辐照下结构热力效应分析[D];国防科学技术大学;2006年
7 伍颖;基于红外成像的混凝土结构完整性评估[D];武汉理工大学;2007年
8 孟红磊;改性双基推进剂装药结构完整性数值仿真方法研究[D];南京理工大学;2011年
9 李磊;基于结构完整性分析的固体火箭发动机药形改进与优化设计[D];国防科学技术大学;2011年
10 吴阿娜;河流健康评价:理论、方法与实践[D];华东师范大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁瑛;论小说《弗罗斯河上的磨房》的结构完整性[D];对外经济贸易大学;2004年
2 王强;军机维护与腐蚀控制[D];南京航空航天大学;2005年
3 郭振伏;复合增程弹助推火箭推进剂药柱结构完整性分析[D];南京理工大学;2003年
4 郑颖建;高过载下固体火箭发动机药柱结构的完整性分析[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 韦世锋;温度和内压作用下装药结构完整性分析[D];西北工业大学;2006年
6 李桢;横向过载下固体火箭发动机工作过程研究[D];国防科学技术大学;2005年
7 梁晓燕;无喷管固体助推器药柱结构完整性分析[D];内蒙古工业大学;2007年
8 彭前程;高速公路旧水泥砼路面结构性能评价方法研究[D];华中科技大学;2006年
9 王云;固体发动机的药型优化与参数灵敏度分析[D];国防科学技术大学;2007年
10 唐军;基于三维粘弹性有限元计算的固体火箭发动机装药结构完整性分析[D];国防科学技术大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026