[发明专利]计及慢漂运动的钢悬链立管疲劳简化计算方法

权利要求书

1.一种计及慢漂运动的钢悬链立管疲劳简化计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，建立钢悬链式立管平台运动模型；

步骤S2，运用Newmark-β法及Newton-Raphson迭代求解悬挂点处位移时程；

所述步骤S2中，浮式系泊系统时域运动方程写成：

式中，X为平台的位移向量；分别表示系统的质量、阻尼和静水刚度矩阵；F表平台系统受到的外力矢量，按照其作用的周期长短可分为：(1)波频运动载荷F₍₁₎，是作用在平台上的一阶波浪力矩阵(2)慢漂运动载荷F₍₂₎，包括，为风拖曳力；为二阶波浪力矩阵；为流力矩阵；为系泊力矩阵或慢漂阻尼力矩阵

步骤S3，在运动模型的悬挂点处分别施加波频、慢漂作用下的位移时程；

步骤S4，利用Orcaflex软件分别计算慢漂作用下的应力时程和波频作用下三个标准位置的应力时程；

步骤S5，提出位置组合叠加法组合叠加波频、低频作用下的应力时程曲线；

步骤S6，基于雨流计数法编写Matlab程序获得应力幅值及其应力循环次数；

步骤S7，选定S-N曲线，按Palmgren-Miner累计损伤准则进行组合损伤疲劳计算；

疲劳损伤计算的过程如下：

7.1S-N曲线的选择：S-N曲线采用英国能源部经修正的基本S-N曲线，由B、C、D、E、F、F2、G、W八根曲线组成，每根曲线表示一类结构节点所受的交变应力范围值与应力循环次数的关系，这些曲线适用于最小屈服应力小于400N/mm²的钢材，其对应的存活概率为97.6％；如果施加的应力超过疲劳极限，则当荷载循环次数达到某个数值后，就会观察到原来完好的试件开始破坏，施加的应力幅值越大，到达破坏的荷载循环次数越少；疲劳强度评估均采用E曲线；

7.2雨流计数法

把实测载荷历程去除无效的幅值后简化为若干个离散的载荷循环组，用于疲劳寿命估算和编制疲劳试验载荷谱，雨流计数法记录了离散荷载组的幅值和均值，比较全面地反映了载荷的真实情况；

雨流计数法规则如下:

7.2.1)对应力时程曲线进行处理，重新安排载荷历程，以峰值或谷值的绝对值最大点为起点；

7.2.2)首先将载荷历程曲线看作是屋顶，雨流依次从每个峰(谷)值的内侧向下流，在下一个峰(谷)处落下，直到对面有一个比其起点绝对值更大的峰(谷)值时停止；

7.2.3)当雨流遇到自上面屋顶流下的雨流时停止，记录雨滴经过的最大峰值和谷值作为一个循环，删除载荷时间历程；

7.2.4)按以上步骤不断重复取出应力时程中的所有循环，并记下各自的循环次数；

7.2.5)取出所有的全循环，并记录下各自的幅值和均值。

2.如权利要求1所述的计及慢漂运动的钢悬链立管疲劳简化计算方法，其特征在于，所述步骤S5中，对三个典型位置的应力时程与慢漂应力时程进行叠加，根据钢悬链立管运动位置变化特征，截取各个慢漂位置对应的波频应力时程叠加到慢漂应力时程上，得到波频和慢漂运动的组合应力时程。