[发明专利]一种基于可靠性的海洋立管VIV疲劳安全系数的确定方法

权利要求书

1.一种基于可靠性的海洋立管VIV疲劳安全系数的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括以下步骤：

步骤S1，构建对数形式的VIV疲劳极限状态方程；

步骤S2，确定影响VIV疲劳损伤的随机变量；

步骤S3，构建各随机变量的疲劳损伤的响应面，计算疲劳损伤对各随机变量的偏导数；

步骤S4，采用一次二阶矩法，得到可靠性指标的表达式；

步骤S5，从年失效概率得到总寿命的目标可靠性指标；

步骤S6，推导出VIV疲劳的疲劳安全系数公式；

所述步骤S1中，VIV疲劳可靠度的对数形式的极限状态方程为

Z＝lnΔ-ln X_mod-ln T_s-ln D_V,a(A,X)

式中,Z为VIV疲劳可靠度的对数形式的极限状态方程；T_s为设计寿命，是确定值；Δ为Miner准则里疲劳失效时损伤值，X_mod为模型不确定变量，Δ、X_mod通常认为服从对数正态分布，随机特性可参照相关资料确定；D_v,a(A,X_i)为VIV疲劳的年随机疲劳损伤，X_i为影响VIV损伤的主要随机变量，A是所用S-N曲线的随机参数。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用泰勒级数展开法求得ln D_V,a的标准差：

式中，D_V,a为VIV疲劳的年疲劳损伤，其标准差用泰勒级数展开法求得。

3.根据权利要求1或2所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用一次二阶矩法，得到可靠性指标的表达式β：

式中，β为立管VIV疲劳的可靠性指标；D_V,a是用设计S-N曲线算得的VIV年疲劳损伤，λ_A为而A_p是设计S-N曲线中的A；为Δ、X_mod的均值；为lnΔ的方差，公式中其他方差符号含义类同。

4.根据权利要求1或2所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S5中，从年失效概率得到立管在设计寿命T_s内VIV疲劳目标可靠度指标β₀等于：

式中，β₀为设计寿命T_s内VIV疲劳的目标可靠度指标；为使p_fa,n等于目标失效概率的应力参数p_fa,n为第n年的失效概率。

5.根据权利要求1或2所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S6中，VIV疲劳的疲劳安全系数γ_VIV为

式中，γ_VIV为VIV疲劳的疲劳安全系数。