بررسی خستگی جوش اتصال در مهارکننده های سکوی حفاری نیمه شناور و تحلیل آن به کمک نرم افزار المان محدود

با توجه به اهمیت و نقش انرژی در رفاه، آسایش و زندگی عصر حاضر و همچنین وجود منابع عظیم سوخت¬های فسیلی در اعماق دریاها، اهمیت سکوهای حفاری مناسب از جمله سکوی نیمه¬شناور مبرهن و آشکار می¬گردد. یکی از آنالیزهای مهمی که باید در طراحی سازه¬های دریایی مورد بررسی قرار ¬گیرد، تحلیل خستگی قطعات آن سازه می¬باشد. وجود بارهای تناوبی امواج، جریانات دریایی و باد در محیط دریا موجب بروز پدیده خستگی در سکوهای دریایی می¬شود. معمولا خستگی در جوش اتصالات یکی از عوامل مهم و شایع واماندگی سازه¬های دریایی می¬باشد. به علت وجود تمرکز تنش بالا در محل جوش اتصالات، بروز چنین رفتاری قابل توجیح است. در این پایان¬نامه ابتدا اتصال مهارکننده به ستون در نرم افزار abaqus و با در نظر گرفتن پیشنهادات استاندارد dnv مدل می¬گردد. اتصال تحت نیروها و لنگرها در جهات مختلف تحلیل و ضرایب تاثیر بار برای بارگذاری¬های مختلف ارائه می¬گردد. با ترکیب این ضرایب با تاریخچه نیروها و لنگرها، تاریخچه میدان تنش برای 8 حالت موج بدست می¬آید. برای صحت سنجی مدل و روند کار از تحقیق انجام شده بر روی سکوی نیمه¬شناور توربین بادی در دریای شمال استفاده می¬شود. پس از تعیین میدان تنش اتصال، به تحلیل خستگی آن پرداخته می¬شود. از آنجاکه نیروهای امواج باعث ایجاد تنش¬های چند محوره در قسمت جوش می¬شوند، ابتدا 4 روش پیش¬بینی عمر خستگی چند محوره شامل 1) روش بیشینه بازه تنش اصلی، 2) مدل سینس، 3) نمودار اصلاح شده وهلر و 4) مدل فیندلی با نتایج آزمایشگاهی یک اتصال ورق-لوله موجود در مراجع مقایسه می¬شوند. سپس با توجه به کمتر بودن جذر میانگین مربعات خطا برای مدل فیندلی، از این روش برای تحلیل خستگی اتصال مهارکننده به ستون نیز استفاده می¬گردد. از آنجاکه پیچیدگی نیروهای موج باعث ایجاد تنش با دامنه¬های متغیر می¬شود، از روش شمارش چرخه جریان بارانی و تجمع آسیب پالمگرن-ماینر استفاده می¬شود. به منظور انجام محاسبات از جمله تحلیل خستگی چند محوره و شمارش چرخه جریان بارانی یک کد در نرم افزار متلب ارائه و محاسبات به کمک این کد انجام می¬گیرد. در نهایت عمر اتصال، 23 سال پیش¬بینی می¬شود. کلمات کلیدی: سکوی حفاری نیمه¬شناور، اتصالات لوله¬ای، خستگی چند محوره، خستگی اتصالات جوشی، مدل فیندلی، عمر.