[发明专利]提高复杂环境条件下系泊系统安全性的分析方法

权利要求书

1.一种提高复杂环境条件下系泊系统安全性的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立系泊链/缆三维构型；

S2、海底边界构型建立；

S3、所述系泊链/缆张力计算；

S4、所述系泊链/缆中纤维缆动刚度的计算及引入；

S5、所述系泊链/缆整体疲劳损伤评估，其中，该步骤中，基于动力响应分析程序得到节点张力时程曲线，通过Matlab软件编制雨流计数法程序对其进行数据处理，统计有效张力范围S和张力循环次数N_i，得到降雨均值直方图和降雨幅值直方图；依据T-N曲线进行单一短期海况的疲劳计算；基于Miner疲劳累积损伤理论，通过Matlab软件开发疲劳损伤的计算程序，得到系泊锚链的整体疲劳损伤，给出疲劳寿命建议，其中，基于T-N曲线法确定达到破坏所需的循环次数N_i：

NR^M＝K

式中，N为循环次数；R＝S/MBS，S为张力范围，MBS为最小破断强度；M和K为基本参数；当系泊链/缆处于k级恒幅应力作用，其所受到的总疲劳损伤D为：

式中，n_i为某一应力范围下的实际循环次数，N_i为结构达到破坏所需要的应力循环次数，k为应力范围级数；系泊链/缆在单一短期海况作用下的疲劳损伤D_j为：

式中，d_j为海况j一年内的作用时间，n_ij为海况j下第i张力的实际循环次数，N_i和k定义同上；单根系泊链/缆在一年时间内的疲劳损伤为：

式中，D_j为单一海况j下系泊链/缆的疲劳损伤，P_j为海况j在长期海况中的发生概率，n为长期海况离散个数；系泊链/缆的计算疲劳寿命L为：

基于上述理论进行整体疲劳强度分析，并探究该系泊系统的疲劳损伤沿长度方向上的分布规律，给出疲劳寿命建议；

S6、所述系泊链/缆中关键链环损伤演变计算；

S7、所述系泊链/缆中关键链环面外弯曲OPB疲劳损伤评估；

S8、所述系泊链/缆中关键链环极限强度演变评估。

2.根据权利要求1所述的提高复杂环境条件下系泊系统安全性的分析方法，其特征在于，步骤S1中，采用Matlab软件编制求解系泊链/缆静态构型程序，通过对系泊链/缆节点进行静力分析计算和采用分段附属性的方式以及迭代求值的方式实现所述系泊链/缆构型的三维仿真计算。

3.根据权利要求1所述的提高复杂环境条件下系泊系统安全性的分析方法，其特征在于，步骤S2中将复杂的所述海底边界考虑成大范围倾斜和局部坑洼两种情况，通过海床不同位置垂向高度来刻画复杂的海底样貌，据此在坐标系中建立海底边界方程z_bot如下式所示，并建立海底边界构型，

对于倾斜海底：

k_bot＝tanα

b_bot＝z₀-k_botx₀

z_bot＝k_botx+b_bot

式中，α为海底倾斜角，k_bot为计算的海底倾斜的斜率，b_bot为海底直线边界方程的截距，(x₀,z₀)为锚点的位置；

对于坑洼海底：

z_bot＝A sin[π/ω×(x-x₀)]+z₀

α＝atan(k_bot)

式中，A代表海底坑洼的深度，ω代表坑洼的宽度。