2.2火炬臂的有限元模型建立与边界条件 7

2.2.1分析方法 8

2.2.2有限元模型与边界条件 9

2.3基本载荷分析 10

2.3.1概述 10

2.3.2重量组成 10

2.3.3模型中的重量组成 10

2.4总重 13

2.5起重操作 14

2.5.1概要 14

2.5.2起重设备 14

2.5.3有限元模型 14

2.6屈曲检验 28

2.7浮吊过程中抗剪承载力检查 31

2.8变形检验 31

2.9标准规范要求 33

第三章火炬臂安装过程中的有限元分析 38

3.1概述 38

3.2反力的计算 38

3.2.1基本载荷工况 38

3.2.2组合载荷工况 39

3.2.3支反力的计算 40

3.3分析方法 40

3.3.1受压状态——ANSYS分析 41

3.3.2拉伸状态 44

3.4焊接检查 44

3.5标准 58

3.6屈服检验 58

3.7结论 64

结论 65

致谢 66

参考文献 67

第一章绪论

1.1研究背景

火炬臂（Flareboom）是一种外形类似于起重机的起重吊臂，在顶端装有油气燃烧器的桁架式钢结构转臂，多应用于海洋油气生产平台。海洋油气生产平台在原油开采、存储、运输等过程中会产生少量的天燃气和废油，这部分油气的再回收利用率很低，没有经济价值。由于这种量较小的天然气和废油是可燃，有毒性或具有腐蚀性的烃类气体，如果排放到空气中或海洋里，会污染环境，尤其是在空气中排放如果遇到火花还会引起爆炸，对平台生产安全和平台上的作业人员生命安全产生极大的威胁，因此需要将此类油气进行燃烧处理以确保平台安全。火炬臂就是通过废气管将这些废气运输到顶端的火炬塔上进行燃烧处理的工程机械装置。

火炬臂在服役过程中，要考虑结构受到的各种载荷的影响，比如自重，风载，冰载，以及由于平台运动产生的惯性载荷等等对火炬臂结构强度造成的影响，除去这些基本载荷，还有风浪组合载荷，拖行时的运动和焊接工艺等对结构造成的疲劳损伤等等，这些载荷都会对结构强度产生很大影响，久而久之的疲劳损耗还可能会破坏结构稳定，对平台安全造成威胁。所以，研究火炬臂的结构设计要点，优化其工程结构，改进其建造工艺与方法，探索在降低材料使用的情况下，设计出满足规范的新的火炬臂结构，以降低成本，减少不必要的人力物力资源，提高建造水平的方法，对保障平台安全有重要意义。

1.2国内外研究现状与发展

1.2.1火炬臂设计与应用的研究现状