STAAD.Offshore

STAAD.Offshore - Deterministische Ermüdungsanalyse von 3D räumlichen Hohlprofilrahmen (FATIGUE)

Das FATIGUE-Modul berechnet die Ermüdungslebensdauer von Rohrverbindungen an den gurt- und stutzenseitigen Positionen von Stutzen-an-Gurt-Schweißverbindungen und an der Stutzen-Aussteifung-Schweißverbindung. Die zyklischen Stabendkräfte werden von STAAD.Pro aus der vom WAVE-Modul berechneten Belastung erzeugt.

Die Analyse basiert auf einer log-linearen Wellenüberschreitungskurve, einer bi-linearen S-N-Kurve und einer einzelnen Referenzwellenhöhe mit einer angenommenen Spannungsfunktionsbeziehung über die Wellenhöhe für jede Wellenannäherungsrichtung auf die Struktur.

Die Spannungskonzentrationsfaktoren können von dem Programm durch Verwendung der Wordsworth-Smedley-Gleichungen oder der Lloyds-Gleichungen, wie in einem Papier von P. Fisher und P. Smedley, 1991 veröffentlicht, erzeugt oder manuell eingegeben werden.

Die Analyse kann bis zu 16 Wellenannäherungsrichtungen zur Struktur berücksichtigen. In jeder Wellenrichtung wird die Referenzwellenhöhe über die Struktur in gleichen Abständen unter Verwendung des Programms WAVE abgestuft, um die Stablasten zu erzeugen, die die Eingabe für das Strukturanalyseprogramm STAAD.Pro sind, um die Stabendkräfte zu erzeugen.

Die maximale Anzahl von Wellenpositionen innerhalb der Wellenlänge beträgt zehn. Die Spannungsschwingbreite wird durch polynomale Kurvenanpassung über die 2 Maxima und die 3 Minima bestimmt. Alternativ können drei Wellenpositionen bei den Phasen 0, 90 und 180 Grad verwendet werden, um die Stabendkräfte zu erzeugen. Für diese Bedingung passt das Ermüdungsprogramm eine sinusförmige Funktion in die Datenmenge, um die Spannungsschwingbreite für die Wellenhöhe zu bestimmen. Dieses Verfahren ist nicht so genau wie die Kurvenanpassung, insbesondere für die Stäbe in der Wellenzone, und Stäbe, die das Wellenoberflächenprofil schneiden.

Eine Anzahl von Wellen kann auf die Struktur angewandt werden, um die Beziehung von Spannungsschwingbreite zu Wellenhöhe für jede Wellenrichtung zu erhalten, oder die Beziehung zwischen Spannungsschwingbreite zu Wellenhöhe kann aus einer einzelnen Referenzwellenhöhe in jeder Wellenrichtung erhalten werden. Für das Einzelne-Referenzwellenhöhe-Verfahren wird angenommen, dass die Spannungsschwingbreite S gleich der Konstanten a multipliziert mit der Wellenhöhe H zur konstanten b-ten Potenz ist. Aus der Spannungsschwingbreite Sr mit der zugehörigen Referenzwellenhöhe Hr wird die Konstante a durch die Annahme eines Wertes für den konstanten Exponenten b (in der Größenordnung von 1,4 für ummantelte Strukturen) berechnet. Dieser Vorgang definiert eindeutig die für die Ermüdungsschadensberechnung zu verwendende Spannungsschwingbreitenbeziehung. Das Programm wird die Ermüdungslebensdauer an bis zu 16 Punkten rund um das Hohlprofil bewerten und die Mindestlebensdauer von Gurt, Stutzen und Aussteifung ausgeben.

Die log-linearen Wellenüberschreitungskurvendaten basieren auf einer einjährigen Wiederkehrperiode, d.h. die Wellenhöhe wird nur einmal pro Jahr überschritten.

Das Programm beinhaltet die D. En S-N Kurven, B, C, D, E, F, F2, G, W und T Kurven und die Möglichkeit, eine benutzerdefinierte S-N Kurve anzugeben. Die S-N Kurve ist log-bi-linear und wird durch die S-N-Kurven-Konstante LOG10(A), die zulässigen Lastspiele am Schnittpunkt des ersten und zweiten Teils der S-N Kurve (normalerweise 107 Lastspiele) und der Steigung jedes Teils definiert.

Die Ermüdungsschadensberechnung basiert auf der kumulativen Schadensregel nach Miner. Mit der Miner-Regel und den obigen Beziehungen für Wellenüberschreitung, S-N-Kurve und Spannungsschwingbreite zu Wellenhöhe wird eine in sich geschlossene Lösung für die Ermüdungsschadensbetrachtung ermöglicht.

Screenshots von STAAD.Offshore in Aktion

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