傅 强，王洪庆，张国栋，孙立强，李德江，李 磊

(烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东 烟台 264000)

半潜平台立柱与浮筒中部不同形式连接节点疲劳寿命分析

傅 强，王洪庆，张国栋，孙立强，李德江，李 磊

(烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东 烟台 264000)

为了研究半潜式平台的立柱与浮筒中纵舱壁连接节点出现焊缝开裂这种疲劳失效现象，利用简化疲劳方法以及三维细化有限元模型，对目前主流平台中所采用两种不同的立柱与浮筒中纵舱壁连接节点形式进行了疲劳寿命评估与分析。首先从结构刚度分配角度，平均应力效应角度分析疲劳裂纹产生的原因；然后利用疲劳分析结果评估不同连接节点对整个平台结构可靠性的影响；最后，基于结构力学性能和刚度匹配角度分析两种节点形式的优劣，确定最优节点设计方案。

半潜式平台；疲劳寿命；连接节点；平均应力；可靠性

Abstract: To make a comprehensive understanding of fatigue failure phenomenon at the middle connection between column and pontoon in semi-submersible units， a fatigue analysis is carried out of two types of connections between column and pontoon by using a simplified fatigue and fine mesh finite element method. Firstly, the reason of crack is found based on structure stiffness distribution and mean stress influence; then, the whole semi-submersible unit structure reliability influenced by different type of connections is evaluated; and at last, the comparison is made of two connection types based on structure mechanics feature, finding out the optimized connections based on the fatigue life of two types.

Keywords: semi-submersible units; fatigue life; connection; mean stress; reliability

半潜式钻井平台是一种深水油气开发设备，长期在恶劣海况中工作，其结构每时每刻都承受着波浪等载荷。由于半潜平台结构形式复杂，甲板与立柱，立柱与浮筒，立柱与横撑之间存在多处刚度突变的设计，导致这些连接处出现应力集中，因此这些关键节点位置的结构主要失效形式为疲劳断裂。设计一种合理的节点形式，降低这些刚度突变处连接节点的应力集中，使应力合理的在结构间传递，是提高整个平台结构疲劳可靠性的关键；准确评估这些关键节点的疲劳寿命，是准确评价整个平台结构疲劳可靠性的重要课题。……