【摘 要】
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张力腿平台(TLP平台)作为一种用于中深海石油开采的海洋平台,主要特点是通过张力筋腱系统将平台主体与海底桩基连接起来,从而限定平台纵向位移,使具有良好的稳定性。目前我国还没有TLP采油平台。论文主要工作是TLP平台张力筋腱连接器的设计和连接器承载部件的疲劳性能分析与试验研究。根据TLP平台张力筋腱连接器的实际工况受力分析,完成了张力腿平台张力筋腱连接器的结构设计。对张力筋腱连接器的承载部件(柔性体
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张力腿平台(TLP平台)作为一种用于中深海石油开采的海洋平台,主要特点是通过张力筋腱系统将平台主体与海底桩基连接起来,从而限定平台纵向位移,使具有良好的稳定性。目前我国还没有TLP采油平台。论文主要工作是TLP平台张力筋腱连接器的设计和连接器承载部件的疲劳性能分析与试验研究。根据TLP平台张力筋腱连接器的实际工况受力分析,完成了张力腿平台张力筋腱连接器的结构设计。对张力筋腱连接器的承载部件(柔性体)进行了受力分析;为了更加准确地获得柔性体的力学性能,对柔性体进行了缩比模型设计研究,以此便于进行试验验证。针对张力筋腱连接器柔性体疲劳寿命的计算与分析,完成橡胶力学试验,得到了柔性体橡胶材料的Yeoh本构模型材料参数。通过柔性体橡胶的分析及裂纹扩展试验,建立了以裂纹扩张速率、开裂能为变量的橡胶疲劳寿命计算表达式。通过橡胶的单轴拉伸疲劳试验获得了?-N曲线,得到了柔性体裂纹萌生的疲劳寿命;通过仿真分析确定裂纹扩展至疲劳失效的裂纹长度,获得了柔性体裂纹扩展的疲劳寿命。采用Palmgren-Miner线性疲劳损伤累计法则,验证了理论计算的寿命符合设计要求。为了得到张力筋腱连接器柔性体疲劳寿命预测结果,研制了一种新型的疲劳试验装置。研究了疲劳试验装置机械结构中承载力集中的位置,对疲劳试验装置进行的力学仿真分析,验证了结构强度。通过对疲劳试验的负载分析,完成了液压控制系统的设计。提出了进行张力筋腱连接器陆地和水下安装试验的研究方法,完成了陆地水池安装试验,验证了张力筋腱连接器结构的合理性和安装的可行性。获得了张力筋腱连接器柔性体疲劳寿命预测的结果,进行了柔性体的疲劳试验,对理论结果与试验结果进行分析比较,验证了疲劳寿命预测结果的准确性。论文通过对张力筋腱连接器结构的设计以及承载部件的疲劳性能分析,为张力腿平台张力筋腱连接器的后续研究和工程化应用奠定良好的基础。
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