一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法与流程
本发明涉及海洋浮体结构，具体涉及一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法。
背景技术：
1、目前针对海洋上的渔业与旅游平台，一般采用静态荷载的许用值再加之一定的安全系数来进行结构的荷载校核，单纯用静态荷载+安全系数来判断寿命，由于未考虑材料的长期性能衰减变化和环境与结构的耦合作用，所以是缺乏理论依据以及不准确的。
2、如果采用压力塑料管道领域的压力-温度-寿命的线性回归算法，由于这套方法只适用于单纯受内压的情况，也无法适用于海上复杂的拉压弯扭同时存在且随时间变化的复杂荷载条件，故也无法完全匹配。
3、为此，本发明提出了一种方便快捷行之有效的海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法。
技术实现思路
1、鉴于现有存在的问题，本发明的目的在于提供一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，有效准确的评估海洋浮体结构的使用周期。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
3、一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，包括如下步骤：
4、步骤一：首先确定海洋的工况条件，海洋的工况条件包括波高、流速及浪周期，输入海洋的工况条件，再搭建海上浮体结构的三维模型；
5、步骤二：将步骤一搭建的海上浮体结构的三维模型代入已经建立的流体动力学数值模型，分析后得到该结构在海洋的工况条件下的四个失效评价指标；
6、步骤三：确定待评估的海洋浮体结构的材料，然后从待评估的海洋浮体结构上制备对应的样条，每个试验组样条需要至少3个样品；
7、步骤四：确定每个试验组在疲劳试验机上的加载工况；
8、步骤五：将步骤三中制备的样条在疲劳试验机上进行材料性能周期循环试验，并测试得到对应材料在不同加载工况条件下的衰减值；
9、步骤六：根据步骤五所得数据进行线性回归计算，得到四种指标的衰减曲线；
10、步骤七：将步骤二所得到的四个失效评价指标代入步骤六所得的曲线，分别得出对应四种指标破坏失效的最大寿命（t1，t2，t3，t4），四个寿命的最小值即为特定材料搭建的特定结构在特定工况条件下的估计寿命t=min（t1，t2，t3，t4）。
11、进一步地，步骤一中在有限元仿真平台上搭建海上浮体结构的三维模型。
12、进一步地，步骤二中四个失效评价指标主要包含拉伸强度σ1、弯曲强度σ2、拉伸应变ε1、弯曲应变ε2四个阈值。
13、进一步地，步骤三中样条制备的过程如下：
14、首先将待评估的海洋浮体平台拆分为浮体结构、框架结构一、框架结构二、上部结构及连接结构，然后在每个结构中取长200±2mm、宽50±1mm的样条。
15、进一步地，所述连接结构为连接结构一、连接结构二或连接结构三。
16、进一步地，海洋浮体结构的材料为hdpe或其改性材料。
17、进一步地，步骤四中加载工况包含加载速度、加载频次、变形量。
18、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
19、1）本发明方法通过有限元模型和材料性能长期衰减模型，并通过高分子材料长期使用寿命线性回归算法，即可有效评估特定材料搭建的海上浮体结构在特定工况条件下的估计寿命；
20、2）本发明方法通过有限元模型，考虑了结构与环境荷载的相互作用，考虑了波高、流速、周期等一系列的复杂环境的边界条件；
21、3）本发明结合有限元模型和材料性能长期衰减模型，得到的特定材料搭建的特定结构在特定周期荷载作用下的寿命估算方法，考虑因素更为全面。
技术特征：
1.一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，其特征在于步骤一中在有限元仿真平台上搭建海上浮体结构的三维模型。
3.根据权利要求1所述的一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，其特征在于步骤二中四个失效评价指标主要包含拉伸强度σ1、弯曲强度σ2、拉伸应变ε1、弯曲应变ε2四个阈值。
4.根据权利要求1所述的一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，其特征在于步骤三中样条制备的过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，其特征在于所述连接结构为连接结构一（2）、连接结构二（6）或连接结构三（7）。
6.根据权利要求4所述的一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，其特征在于海洋浮体结构的材料为hdpe或其改性材料。
7.根据权利要求1所述的一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，其特征在于步骤四中加载工况包含加载速度、加载频次、变形量。
技术总结
本发明公开了一种海洋浮体结构长周期疲劳寿命的力学估计方法，首先搭建海上浮体结构的三维模型，将模型代入流体动力学数值模型得到在海洋的工况条件下的四个失效评价指标，然后从待评估的海洋浮体结构上制备对应的样条，将样条在疲劳试验机上进行材料性能周期循环试验，并测试得到对应材料在不同加载工况条件下的衰减值；根据所得数据进行线性回归计算，得到四种指标的衰减曲线，将四个阈值代入衰减曲线，分别得出对应四种指标破坏失效的最大寿命，四个寿命的最小值即为特定材料搭建的特定结构在特定工况条件下的估计寿命，通过本发明的估计方法评估的预期寿命与实际相符，有效准确的评估海洋浮体结构的使用周期。
技术研发人员：褚展鹏,曹世雄,林鑫鑫
受保护的技术使用者：临海伟星新型建材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23