文档介绍：强度与环境, 衣,
海洋平台在组合载荷作用下
的随机域可靠性分析
郭军朱静肖熙
上海交通大学
文摘本文对海洋平台在风、浪及海流等多种载荷组合作用下的可靠性进行了分析计算, 采用
优选随机域单元法进行结构参数的随机域离散。文中的海洋平台算例结果表明了优选随机域单
元法的高效性, 以及在海洋工程结构系统可靠性计算中考虑载荷组合作用的必要性。
主题词海洋平台结构可靠性组合载荷随机载荷
引言
海洋工程结构物在使用过程中常常同时受到多种载荷如风、浪及海流等的作用。常规结
构设计与强度校核在选取环境载荷时, 一般认为极限风速、极值波高与最大海流同时作用于
结构上。但是各种载荷并不是完全相关的随机过程, 极值同时作用的假定往往高估了环境载
荷的水平, 导致结构设计或强度评估过于保守。在过去的十多年中, 不少学者对各种载荷的
相关性及它们的组合进行了研究〔, 一‘」。研究表明, 如果采用载荷的组合模型进行结构分析,
载荷水平会降低。因此为了从不确定性方面更本质的反映海洋工程结构的可靠
程度, 有必要研究载荷组合作用下的可靠性计算。
结构及环境的不确定性可以用随机域表示, 采用有限元方法可将随机域离散为随机域
单元。离散方法有中点法等, 平均法等, 内插法等, 序列展开法
等及线性优估法等。各种方法的简单性及精度均是各具特点。但是在结构
分析中为了保证计算精度, 常将随机域单元取得足够多。过多的单元会使计算难度及工作量
大为增加, 因此离散单元的划分就显得非常重要。
本文以某海洋平台为例, 叙述了在风、浪及海流同时作用下的环境载荷的选取方法以及
根据失效函数进行随机域单元划分的优选方法。由计算结果的比较说明优选随机域单元的
法的高效性, 以及在海洋工程结构的系统可靠性分析中考虑载荷组合模型的必要性。
郭军, 男, 汉族, 年月生, 硕士, 讲师, 。。。上海交通大学船舶及海洋工程系。
朱静, 女, 汉族, 年月生, 硕士, 博士研究生, 。上海交通大学船舶及海洋工程系。
肖熙, 男, 汉族, 年月生, 教授, 。。。上海交通大学船舶及海洋工程系。
收稿日期原稿, 修改稿
一一
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载荷组合作用下的环境载荷的确定
在一般的海洋工程结构分析中环境载荷主要考虑风、浪及海流。根据卜
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与的载荷组合模型仁‘」, 环境载荷随机变量可用联合概率密度函数九, , , ,
, 表示。其中, 与为波浪有义波高及平均越零周期, 为一小时风速, 为海水流速,
, 为水深。假定水深独立于其它变量, , 及表示为波高的条件概率密度形式。
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根据一与的建议仁‘习, 有义波高, 采用三参数分布表示
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在给定波高下, 波浪周期可认为服从对数正态分布, 风速服从两参数分布
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