تحليل تنش، كرنش و تخمين عمر خستگي سكوي حفاري نيمه‌شناور اميركبير به روش تنش نقطه حاد در شرايط محيطي درياي خزر

Analysis of stress, strain and estimation of the fatigue life of amir kabir semi-submersible drilling platform by using hot spot method in Caspian Sea

تحليل خستگي يكي از مهمترين بخش هاي طراحي سكوهاي فراساحلي است. اين تحليل با توجه به وجود نيروهاي متناوب ناشي از امواج، جريانات دريايي، باد و غيره در محيط دريا از اهميت ويژه اي برخوردار است. يكي از متداول‌ترين روش‌ها براي محاسبه عمر خستگي سكوهاي دريايي، استفاده از روش تنش نقطه حاد است. در اين روش تنش در پاي جوش توسط برون‌يابي از توزيع تنش در مجاورت جوش كه توسط روش اجزاي محدود يا با استفاده از اندازه‌گيري كرنش بدست آمده است، تخمين زده مي‌شود. در اين مقاله براي محاسبه عمر خستگي سكوي حفاري نيمه‌شناور اميركبير، ابتدا با توجه به اطلاعات و ابعاد موجود اين سكو مدل‌سازي مي‌شود. سپس با توجه به شرايط محيطي درياي خزر نيروهاي هيدروديناميكي وارده بر سكو ناشي از امواج دريا، جريان دريايي و باد محاسبه مي‌شوند. در ادامه نيروهاي هيدروديناميكي محاسبه شده به سكو منتقل مي‌شوند و ميدان‌هاي تنش و كرنش ناشي از اين نيروهاي هيدروديناميكي در كل سكو تعيين مي‌شود. با توجه به توزيع تنش و كرنش، محل اتصال ستون و پانتون به عنوان اتصال بحراني در كل سكو شناسايي و عمر خستگي آن به روش تنش نقطه حاد با استفاده از برون‌يابي خطي و درجه دوم محاسبه مي‌شود.

Offshore platforms are exposed to random cyclic loads imposed on the structure by natural phenomena including waves, sea currents, wind and etc, so fatigue analysis of these structures is one of the most important design steps. Hot spot method is one of the most common techniques for evaluation of the fatigue life of offshore platforms. In this approach, the stress adjacent to the weld is estimated by extrapolation from the stress distribution approaching the weld, as obtained by finite element method or perhaps from strain measurements on the surface. In order to calculate the fatigue life of Amir Kabir semi-submersible drilling platform, first a model of platform is created. Then according to the environmental conditions of the Caspian sea, hydrodynamic forces exerted on the platform are calculated. The simulated hydrodynamic forces are then applied to the platform structure for calculating the stress and strain field in the whole structure. It is found that the intersection of column and pontoon is the critical section of the platform and hence the fatigue life of the structure is predicted in terms of conditions of this location.