延寿平台管节点疲劳寿命预测：随机结构与复合随机振动法的应用

本文主要探讨了基于随机结构的延寿服役海洋平台管节点疲劳寿命可靠度预测方法。随着海洋平台长期暴露于恶劣环境中，其结构性能逐渐退化，对其进行完全监测存在客观条件限制。因此，研究者将关注点转向了如何利用随机结构理论来改进疲劳寿命预测。 作者刘勇、陈炉云和易宏基于断裂力学疲劳模型，结合随机有限元法（Stochastic Finite Element Method, SFE）和复合随机振动理论，提出了一个创新的方法。这种方法将海洋平台管节点视为随机结构，特别针对在随机波浪作用下的情况，旨在更准确地估算其在服役期间的疲劳寿命可靠性。通过引入随机振动响应谱（Composite Random Vibratory Response Spectra, CRVS）和虚拟激励法（Virtual Excitation Technique），该模型能够处理不确定性因素，如材料属性、负载分布和环境波动等，从而得到更可靠的结果。 文章的关键技术包括： 1. **随机结构建模**：将海洋平台的管节点作为随机系统，考虑其在各种随机载荷下的行为，这有助于捕捉到实际工况下的不确定性和波动。 2. **断裂力学疲劳模型**：基于此模型，可以分析管节点的裂纹扩展过程，预测在特定载荷和使用寿命下可能出现的失效模式。 3. **随机有限元法**：利用数值模拟技术，对复杂的管节点结构进行离散化处理，以便在随机载荷下进行计算。 4. **复合随机振动响应谱**：这是一种量化随机振动影响的工具，通过分析不同频率成分的组合，揭示结构在随机环境中的响应特性。 5. **虚拟激励法**：通过人为引入虚拟激励，模拟真实环境中可能遇到的各种随机振动情况，以此提高疲劳寿命预测的准确性。 通过实例分析，研究者展示了这种基于随机结构的方法在实际应用中的实用性和简便性，强调了结构随机性对疲劳寿命可靠度预测的重要性。这项工作为海洋平台的维护和设计提供了更科学、精确的疲劳寿命评估手段，对于延长服役时间和保障平台安全具有重要意义。