複雜環境下深海工程結構動力特性與安全可靠性研究

《複雜環境下深海工程結構動力特性與安全可靠性研究》是依託天津大學，由余建星擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：複雜環境下深海工程結構動力特性與安全可靠性研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：余建星
• 依託單位：天津大學

項目摘要

極端海洋環境下的風浪流環境載荷和衝擊性載荷造成深海平台及水下結構物發生動力效應，導致結構嚴重破壞。然而，目前的研究在計算理論和方法上仍存在不足，以上問題還未能得到妥善解決。本課題擬進行複雜環境下深海工程結構動力特性與安全可靠性研究。主要研究內容包括：水動力－結構－地基耦合作用機理與數值分析；極端海洋環境載荷作用下的深海工程結構動力特性分析；衝擊載荷作用下的深海工程結構瞬態回響研究；深海工程結構系統安全可靠性研究。通過以上研究以期能夠提出深海浮式平台系統的強非線性時域全耦合分析方法，建立極端海洋環境載荷及衝擊載荷作用下的深海工程結構動態回響和損傷機理模型，構建複雜模式下的深海平台系統動力安全可靠性評估與控制理論體系，從而為深海浮式平台的設計與安全運營提供理論依據。

結題摘要

極端海洋環境下的風浪流載荷及衝擊性載荷將引發深海平台及水下結構物的動態回響，進而會引發結構破壞。課題針對當前理論及計算方法上的不足，結合理論分析、數值分析及試驗分析方法，針對典型深海平台（TLP、ETLP、半潛式平台）及水下結構系統（張力腿，立管及水下油氣生產系統），開展深海工程結構在複雜環境載荷下的動力特性及安全可靠性研究，提出了一些新的計算方法及理論，得到了一些列具有理論價值與實際工程意義的計算分析結論，為解決實際工程問題積累了經驗。通過開展水動力－結構－地基耦合作用機理與數值分析研究，提出了深海浮式平台系統的非線性全耦合時域分析方法，得到了全耦合模型非線性運動回響特徵結果，對張力腿平台等深海結構的動力特性與回響規律有了比較全面的認識；基於全耦合時域分析模型，圍繞張力腿平台、半潛式平台和深海水下生產系統，開展極端海洋環境載荷和抨擊載荷作用下的深海工程結構動力特性分析，揭示了張力腿（立管）參數激振-渦激振動、屈曲及屈曲傳播動態特性，建立了水下生產系統高壓—地震耦合分析及抗震穩定性分析模型，提出了衝擊載荷作用下深海工程系統及區域結構動態回響及變形破壞機理分析方法；結合理論及實驗，提出了深海浮式平台結構動態可靠性分析理論及模型，改進了已有立管系統可靠性算法。基於全耦合分析模型，得到複雜載荷作用下平台結構應力時域分析結果，建立了複雜模式下深海浮式平台系統時變可靠性分析模型，提出了基於可靠性評估模型的平台動態維修方法，為平台系統安全保障和控制提供指導。