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腐蚀条件下抗冰海洋平台疲劳分析

吴宇新  
【摘要】: 抗冰平台是开发寒区海洋石油资源的重要结构形式之一,我国辽东湾海域普遍采用此类结构。但是近年来,在该海域多座平台的现场监测表明,平台存在比较剧烈的冰激振动现象,直接威胁着平台的安全生产。冰载荷是影响冰区海洋结构物安全的主要因素,严重时会引起结构物的疲劳失效,另外环境的腐蚀作用会造成平台结构机械性能的衰减,腐蚀条件下的疲劳问题其本质是电化学腐蚀过程和力学过程的相互作用,而这种联合作用的后果远远超过了交变应力和环境腐蚀单独作用的简单叠加,并导致结构的疲劳寿命大幅衰减。 对海洋平台进行疲劳寿命评估时,通常并不直接考虑腐蚀作用的影响,从而导致评估的疲劳寿命偏高。在考虑腐蚀影响的船舶结构疲劳研究中,通常将腐蚀速率作为一个具有常均值的随机变量,即假定结构厚度的减少随时间而线性变化。然而现有的腐蚀试验数据证明:单一的线性腐蚀模型并不能很好地描述较为复杂的金属腐蚀行为。 从环境条件、力学特性两方面综合分析,有必要对海洋平台的腐蚀和疲劳寿命问题进行深入而广泛的研究。本文正是基于非线性的均匀腐蚀模型,给出桩腿腐蚀之后的等效剩余壁厚,根据实测冰力时程和冰激振动响应,分析在腐蚀条件下抗冰平台的失效问题。本文参照多年的现场冰情监测与海冰数值模拟成果,建立了渤海JZ20-2海域的海冰疲劳环境模型,同时采用谱分析方法,对抗冰平台进行腐蚀条件下的疲劳寿命分析,力求充分考虑腐蚀条件对结构疲劳特性的影响,使设计更加合理化,经济化和安全化,并以此为基础对JZ20-2NW平台进行疲劳寿命评估。


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