随着陆地石油可开采储量越来越少,海洋油气藏的开采已经被世界各国所重视,越来越多自升式平台投入使用,为了保证平台在恶劣的海洋环境下能正常的完成海洋油气开采工作,对自升式平台桩腿结构进行疲劳寿命分析以及对桩腿结构危险位置进行预测显得尤为重要。本文基于S-N曲线法和断裂力学法对桩腿结构进行疲劳寿命分析,具体研究内容如下:(1)对自升式平台进行静力分析、模态分析和动力响应分析。静力分析中,在确定风载荷、波浪载荷和流载荷基础上,基于静力分析模型对桩腿进行强度校核,得到桩腿结构的危险区域主要集中在飞溅区。为避免自升式平台桩腿结构在深水区工作时发生共振,对其进行了模态分析,得到了平台结构的模态频率和振型。通过动力响应分析得到了平台的最大位移,为平台的安全预警值设置提供了理论支撑。(2)基于S-N曲线法对自升式平台桁架式桩腿进行疲劳寿命分析,并确定具体危险节点位置。根据自升式平台结构强度分析确定的危险区域,采用确定性分析理论和谱分析理论对自升式平台结构危险区域进行疲劳寿命分析。其中确定性分析法采用确定性波浪理论和疲劳累积理论对桩腿危险区域管节点进行疲劳寿命分析;而谱分析法考虑了特地海域某一时期内所有的随机波浪,该方法根据有义波高H_s、平均跨零周期T_z将随机波浪划分为不同海况,结合每个海况下的波浪谱计算得到危险节点的应力传递函数,依据疲劳累积理论计算出总的疲劳寿命。分析两种方法结果表明,确定性方法简单易行,但计算精度不高;而谱分析方法可以更好的模拟实际海况,能较准确地预测桩腿寿命。(3)基于断裂力学法对自升式平台桩腿结构危险节点进行疲劳寿命分析。桩腿结构的危险节点形状为双K型,首先在管节点表面导入异位定量的半椭圆形初始裂纹,接着计算每个位置的初始强度因子,依据裂纹扩展理论对桩腿危险管节点进行初始裂纹的扩展分析,得到每个位置的裂纹长度的扩展与循环次数之间的关系,以及不同位置的最大应力强度因子和循环次数,最终确定桩腿剩余寿命以及最危险的裂纹位置。相较于S-N曲线的疲劳累积分析方法,裂纹扩展寿命的计算考虑了在制造过程产生的不可避免的缺陷和初始裂纹,因此计算得到的疲劳寿命更短。