近日，畅元江教授团队在深水钻井隔水管波浪诱导疲劳损伤评估方面取得重要研究进展，相关成果以“Wave-induced fatigue damage assessment of deepwater drilling risers considering top tension fluctuations via a nonlinear platform-tensioner-riser coupled model”为题发表在海洋工程领域国际权威期刊Ocean Engineering。Ocean Engineering是海洋工程领域国际TOP期刊，影响因子为5.5，主要报道海洋结构物设计、海底工程、海洋流体动力学等方向的基础理论研究与工程技术进展。此项工作由我校与西安建筑科技大学共同完成，畅元江教授为论文唯一通讯作者，中国石油大学（华东）为论文唯一通讯单位。该项研究得到国家自然科学基金资助。
深水钻井隔水管是连接海上浮式平台与海底井口的关键装备，长期暴露于恶劣海况下，波激疲劳失效是其最主要的失效模式之一。传统的波激疲劳评估方法通常假设隔水管顶部张力恒定，忽略了实际作业中由平台升沉和张紧器动态特性引起的顶部张力波动。这种非线性的轴向顶张力波动会改变隔水管的有效横向刚度，引发传统模型无法捕捉的参激振动效应，从而导致对实际疲劳风险的严重低估。
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为解决上述问题，畅元江教授团队提出了一种非线性“平台-张紧器-隔水管”全耦合动态疲劳评估模型。该模型在时域内精确求解了复杂的轴向-横向耦合响应，并基于重构的弯曲应力历程实现了对随机波浪下疲劳损伤的精准量化。研究结果表明，在随机波浪运动及顶张力波动条件下，隔水管的横向位移和弯曲应力较传统恒定顶张力模型分别显著放大逾70%和60%，相较于传统恒定张力模型，在考虑顶部张力波动后，隔水管整体的波激疲劳损伤平均值放大5，而在隔水管底部（即疲劳损伤最大处），疲劳损伤放大倍数超过30倍。该研究揭示了顶张力波动主导的隔水管疲劳放大机制，有效证明了传统恒定顶张力模型偏于不安全的缺陷，可为深水钻井系统在复杂海况下的安全运行提供参考。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.125791
