[发明专利]一种基于响应面模型的海洋浮式平台热点应力推算方法

说明书

本发明涉及一种基于响应面模型的海洋浮式平台热点应力推算方法，包括：步骤S1：建立海洋浮式平台结构热点应力的响应面模型，根据海洋浮式平台结构热点应力受到的非线性影响，引入控制参数；步骤S2：建立海洋浮式平台的应力分析数值模型，通过数值计算方法，改变影响因素的数值，获取对应条件下的热点应力，采用回归方程拟合热点应力与各因素之间的函数关系，确定控制参数的对应系数，根据对应系数建立热点应力推算公式；步骤S3：对海洋浮式平台所处位置进行波浪环境监测，选取热点的空间近场测点开展应力监测，将结果输入所述公式，得到当前海况下的热点应力。与现有技术相比，本发明具有误差小，监测数据更加全面，推算结果更具权威性等优点。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种基于响应面模型的海洋浮式平台热点应力推算方法。

背景技术

海洋浮式平台是用于海上勘探、钻井、生产的大型海上结构物，具有移动性能强、结构复杂等特点。其在海上承受外界海洋环境中的风、浪、流载荷作用，会在结构易发生破坏的热点处产生较大应力，影响结构的安全性、使用性。

为获得海洋浮式平台关键结构处的热点应力，解决复杂结构热点应力难以直接监测的难题，需要一种相对精确合理的热点应力推算方法。现有技术中，针对热点应力推算的方法，主要是选取热点附近特定位置处的测点应力作为影响因素，采用线性外推法估算热点应力，但这种方法没有考虑波浪载荷特征，且考虑的影响因素过少，对测点选取位置要求严格。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种推算精度高，且综合考虑不同海况下波浪载荷特征的热点应力推算方法，准确反映平台局部结构热点应力与空间近场应力的非线性映射关系。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于响应面模型的海洋浮式平台热点应力推算方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于响应面模型的海洋浮式平台热点应力推算方法，包括：

步骤S1：建立海洋浮式平台结构热点应力的响应面模型，根据海洋浮式平台的影响因素对海洋浮式平台结构的热点应力的非线性影响，引入控制参数；

步骤S2：建立海洋浮式平台的应力分析数值模型，通过数值计算方法，改变影响因素的数值，获取对应条件下的热点应力，并采用回归方程拟合热点应力与各因素之间的函数关系，确定步骤S1中控制参数的对应系数，根据控制参数的对应系数建立热点应力推算公式；

步骤S3：对海洋浮式平台所处位置进行波浪环境监测，并选取热点的空间近场测点开展应力监测，将监测结果输入热点应力推算公式中，得到当前海况下的热点应力。

所述影响因素包括海洋环境因素与局部结构控制因素，所述海洋环境因素包括短期海况下的有义波高H_s、谱峰周期T_z和浪向角θ。

所述局部结构控制因素包括第k个测点与热点间的相对距离d_k、空间方位角α_k和特征频率ω_k，所述特征频率ω_k是将测点时域应力数据按照短期海况划分后，进行频谱分析后得到应力峰值所对应的圆频率。

所述热点应力推算公式具体为：