[发明专利]一种寒区海洋平台剩余寿命评估方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋平台设计技术，具体涉及一种寒区海洋平台剩余寿命评估方法。

背景技术

海洋平台的剩余寿命分析是海洋平台安全评估的重要内容之一，它为海洋平台的使用和管理者提供决策的依据。因此，剩余寿命分析是海洋平台服役期内一项重要且繁琐的任务，特别是服役中后期的海洋平台和准备超期服役的海洋平台，剩余寿命分析显得更加重要，也是更加频繁的任务。

现有的海洋平台剩余寿命分析方法是采用评估当时的海洋平台结构状态(腐蚀状态和应力状态等)计算结构的疲劳损伤，其中疲劳应力的计算是采用长期环境荷载(每天发生)计算每年的疲劳损伤率，然后按照Miner’s线性疲劳累积损伤准则(公式(1))计算出所有类型荷载每年引起的疲劳损伤之和，再根据公式(2)计算出剩余寿命。

D=ΣimniNi---(1)]]>

上式中：D为评估状态各种长期环境荷载引起的疲劳损伤总和；n_i为环境荷载作用下某个应力幅值的应力循环次数，由计算得到；N_i为该应力幅值作用下发生疲劳破坏所需的应力循环次数，从海洋平台结构的疲劳曲线(S-N曲线，公知的曲线，不同材料、不同结构和不同环境条件有不同的S-N曲线)得到；m为不同应力幅值的个数。

上式中：f为设计疲劳安全系数。

现有的剩余寿命分析方法在计算疲劳损伤时，式(1)中的环境荷载仅包括波浪。与新设计海洋平台疲劳寿命计算的区别仅在于计算所依据的结构状态不同，如果没有严重的腐蚀，则计算结果与新结构差别很小。

根据公式(1)和公式(2)计算出的疲劳损伤率和疲劳寿命不包括海洋平台已经服役年限内的疲劳损伤；不包括冰荷载等短期荷载(不是长年存在的环境现象，每年只集中发生一次或几次，但累积持续时间较长，因而引起的疲劳损伤较严重)引起的疲劳损伤；不包括极端环境荷载引起的疲劳损伤。因此，忽略了海洋平台已经存在的疲劳损伤，即忽略了海洋平台已经失去的承受疲劳损伤的能力。已经服役的年限可能已达到裂纹的孕育期，只是尚未开裂，所以评估前的检查并未发现裂纹，仍按照无裂纹计算疲劳寿命，其计算结构的偏差是不言而喻的；忽略了短期环境荷载和极端环境荷载引起的疲劳损伤，而近年来由于气候变化等原因，短期环境荷载和极端环境荷载的发生概率大大增加，由原来的“偶发”自然现象变成了如今的“频发”环境灾害。因此，忽略这些环境荷载对海洋平台疲劳损伤的影响既不符合当前的环境荷载状况，也不符合Miner’s线性疲劳累积准则。

综上所述，现有的海洋平台剩余寿命分析方法存在以下缺点：

1.没有考虑海洋平台已经服役年限内产生的疲劳损伤累积，将服役多年后的海洋平台剩余寿命按照新建平台的疲劳寿命计算方法进行分析，仅仅考虑了服役后的平台状态变化，如腐蚀等，而没有考虑已经产生的疲劳损伤减少的疲劳寿命，更没有考虑由于疲劳损伤而孕育在结构内的疲劳裂纹，没有扣除已经服役年限内累积的疲劳损伤。

2.没有考虑能够引起海洋平台疲劳损伤的短期环境荷载效应，而由于近年来的气候变化等原因，短期环境荷载引起的疲劳损伤对海洋平台的整体疲劳寿命将产生较大的甚至致命的影响。

3.没有考虑已经由“偶发”变为“频发”的极端荷载引起的疲劳损伤对海洋平台整体疲劳寿命的影响。按照以往的极端环境荷载定义，海洋平台在15年的设计寿命期，可能遭遇不到极端荷载的作用，或最多遭遇一次持续时间很短的极端荷载作用。因此，不考虑极端荷载引起的疲劳损伤是合理的。但近年来，由于全球气候变化引起的极端环境条件频发，使得现有海洋平台剩余寿命的分析方法不再适用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有海洋平台剩余寿命分析方法的缺陷，提供一种更加合理和更加科学的寒区海洋平台剩余寿命评估方法。

本发明的技术方案如下：一种寒区海洋平台剩余寿命评估方法，包括：