[发明专利]结合海上实测与数值分析的半潜平台疲劳损伤评估方法

说明书

本发明公开了一种结合海上实测与数值分析的半潜平台疲劳损伤评估方法，涉及船舶与海洋工程领域，解决了现有评估计算结果保守、误差大的弊端，其技术方案要点是由半潜平台海上实测时域海浪数据转换至频域实测海浪谱，由半潜平台海上实测时域应力数据转换至频域实测应力谱；利用有限元软件对半潜平台进行数值分析，计算各规则波作用下应力测点位置处应力传递函数、应力测点位置至热点位置处的应力过渡函数；由半潜平台海上实测应力谱与热点位置应力过渡函数，得到热点位置推测应力谱，结合实测海浪谱，评估半潜平台疲劳损伤度，本发明的半潜平台疲劳损伤评估方法，利用实测手段预报疲劳损伤，保证数据精度，有效保障平台海上作业的安全性。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程，特别涉及一种结合海上实测与数值分析的半潜平台疲劳损伤评估方法。

背景技术

半潜平台是适用于深水作业的大型海上结构物，其具有作业状态稳定、移动性能好、作业深度大等优点。其在海上作业，承受交变的风、浪、流载荷作用下，会在结构易发生破坏的热点处产生疲劳损伤，影响结构的安全性、使用性要求。

为对半潜平台海上作业中的疲劳损伤进行评估，预报其疲劳寿命，需要一种精确的疲劳预报分析方法。现有技术中，针对半潜平台疲劳损伤的评估方法主要是利用有限元软件对半潜平台频域内的疲劳损伤估计，其偏向与平台前期设计制造环节，且计算结果偏保守，计算误差较大，这是因为精确的疲劳损伤预报分析方法不仅需要考虑理论数值计算的分析结果，还需海上实测的精确数据资料。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合海上实测与数值分析的半潜平台疲劳损伤评估方法，利用实测手段预报半潜平台疲劳损伤，保证数据精度，有效保障平台海上作业的安全性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种结合海上实测与数值分析的半潜平台疲劳损伤评估方法，包括有以下步骤：

由半潜平台海上实测的海浪数据及测点应力数据，分别经时频转换得到对应的实测海浪谱及实测应力谱；

通过有限元软件对半潜平台进行数值分析得到测点应力和热点应力，由测点应力和热点应力计算得到热点应力过渡函数；

通过热点应力过渡函数和实测应力谱计算得到推测热点应力谱，并且结合实测海浪谱评估得到半潜平台疲劳损伤度。

作为优选，对海上实测数据的分析处理具体包括有：

将海上实测的海浪数据按照时间历程连续分解处理为若干短期海况，且根据时频转换得到原始海浪谱；

海上实测的测点应力数据按照时间历程与短期海况对应处理，根据时频转换得到原始测点应力谱，并根据线性外推法与半壁内外侧应力传递规律得到热点推测应力数据；

将热点推测应力数据按照时间历程与短期海况对应处理，根据时频转换得到原始测点推测应力谱；

对原始海浪谱、原始测点应力谱、原始热点推测应力谱进行低高频信号滤波及噪声处理，分别得到实测海浪谱、实测测点应力谱及实测热点应力谱。

作为优选，海上实测的海浪数据按照时间历程每三个小时处理成一个短期海况。

作为优选，对半潜平台进行数值分析的具体过程如下：

建立目标半潜平台的数值模型；

在数值模型中施加各个浪向、波频的单位波高规则波，求得测点位置应力传递函数；

根据线性外推法及半壁双侧应力传递函数计算得到热点位置应力传递函数；

通过测点位置应力传递函数及热点位置应力传递函数计算得到热点位置应力过渡函数。

作为优选，测点位置应力传递函数、热点位置应力传递函数及热点位置应力过渡函数均为频域形式给出。