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高温环境下海洋平台防爆墙结构冲击动力响应特性研究

2021-09-02薛鸿祥袁昱超唐文勇

上海交通大学学报 2021年8期
关键词:结构模型

王 锐,薛鸿祥,袁昱超,唐文勇

(上海交通大学 海洋工程国家重点实验室,上海 200240)

海洋平台等海洋装备是目前人类获取海洋资源的重要工业设施.火灾产生的高温会导致结构材料的性能发生变化,使得结构产生应力和应变.同时,火灾引发爆炸的可能性较大,而爆炸产生的冲击荷载对海洋平台结构的安全造成极大威胁.设置在危险区域的防爆墙作为目前海洋平台上的重要保护设施,其抗爆性能需要特别关注.

在理论方面,Soleiman-fallah等[1]以单自由度法(SDOF)为基础,提出将防爆墙结构简化为梁和弹簧的组合模型,但弹簧刚度值需要通过大量实验才能确定.Syed等[2]指出非线性有限元数值方法可以解决SDOF方法无法捕捉和预测连接结构响应以及波纹板局部应变的问题.Rahman等[3]使用计算流体动力学(CFD)方法模拟不同海洋平台的油气爆炸荷载工况,并在此基础上进行有限元分析(FEA).在实验方面,利物浦大学团队[4]制作了3个具有不同柔性连接长度的1/4比例的防爆墙结构,并将其放置于脉冲压力产生装置中进行模拟碳氢化合物爆炸荷载的冲击试验.

上述研究工作主要针对防爆墙在常温环境下的冲击响应问题,而徐文晶[5]指出海洋平台发生油气燃爆事故前往往伴随快速升温过程,高温会对材料的力学性能和结构强度造成影响.因此,以往研究仅考虑单因素的分析尚不够充分,还需要开展高温环境对海洋平台结构,特别是对防爆墙结构的动力响应特……

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