壽命期內(nèi)基于FPSO極限強(qiáng)度的可靠性研究.pdf

1、船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在其服役期間發(fā)生的災(zāi)難性事故不僅嚴(yán)重危害工作人員的人身安全，而且會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。因此需要在船舶設(shè)計(jì)的初始階段考慮船舶全壽命周期內(nèi)的極限強(qiáng)度，傳統(tǒng)的強(qiáng)度校核都是采用確定性方法，由于確定性方法沒(méi)有考慮到各個(gè)因素的不確定性，需要采用以概率論為基礎(chǔ)的可靠性分析方法。
　　本文采用非線性有限元法對(duì)受軸向壓縮載荷的含裂紋腐蝕損傷加筋板剩余極限強(qiáng)度分析，考慮了裂紋腐蝕相對(duì)位置分布、腐蝕數(shù)目、裂紋長(zhǎng)度、

2、腐蝕坑半徑等因素對(duì)剩余極限強(qiáng)度的影響，并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比；在此基礎(chǔ)上對(duì)含裂紋腐蝕損傷的FPSO艙段進(jìn)行剩余極限強(qiáng)度分析，并對(duì)其進(jìn)行可靠性分析。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）采用非線性有限元法計(jì)算含裂紋腐蝕損傷加筋板的剩余極限強(qiáng)度，考慮網(wǎng)格尺寸、裂紋腐蝕相對(duì)位置、腐蝕坑數(shù)目、裂紋長(zhǎng)度、腐蝕坑半徑等因素對(duì)加筋板剩余極限強(qiáng)度的影響。計(jì)算結(jié)果表明，裂紋長(zhǎng)度的改變對(duì)其剩余極限強(qiáng)度的影響最為明顯，網(wǎng)格尺寸以及裂紋腐蝕相對(duì)位置對(duì)其剩余極限強(qiáng)度的影

3、響較小。
　?。?）根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)含裂紋腐蝕損傷加筋板試件，進(jìn)行軸向壓縮試驗(yàn)，測(cè)量加筋板主板的初始變形，將試驗(yàn)結(jié)果與加入初始變形的有限元結(jié)果對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)結(jié)果與有限元結(jié)果較吻合，說(shuō)明有限元方法的可行性。
　?。?）為了研究 FPSO艙段的極限強(qiáng)度，選取完整結(jié)構(gòu)一個(gè)肋位半船模型、一個(gè)肋位全船模型、四個(gè)肋位全船模型、四個(gè)肋位中間加入橫向框架四種模型進(jìn)行非線性計(jì)算，分析模型范圍的選取對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響；分析完整結(jié)構(gòu)、只含

4、裂紋、只含腐蝕、含裂紋腐蝕艙段中拱/中垂?fàn)顟B(tài)下的應(yīng)力分布以及極限彎矩變化規(guī)律；考慮腐蝕隨使用年限的變化，分析了10年、15年、20年點(diǎn)蝕對(duì)艙段剩余極限強(qiáng)度的影響，并與20年的均勻腐蝕對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度影響較小，而均勻腐蝕對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度影響較明顯。
　?。?）分析船體極限強(qiáng)度、靜水彎矩、波浪彎矩的統(tǒng)計(jì)特征，選取屈服極限、彈性模量、板厚等隨機(jī)變量，采用Monte Carlo法隨機(jī)抽樣技術(shù)抽取100組數(shù)據(jù)并結(jié)合