主要学术任职

1、国家自然科学基金申请书2011 版报告正文一简历（简述大学以上学历、主要学术任职、主要科研工作经历，包括主持或参加 的各类科研项目以及所获人才基金项目等，应列出项目类别、批准号、名称、研究起止 年月、获资助金额、已完成或正在进行等内容。）在中国内地工作的外籍和港澳台地区的华人申请人需说明全职到依托单位工作的年月1.1、大学以上学历1990.9- 1993.7石油大学机电系石油天然气机械工程专业，博士学位1987.9- 1990.3石油大学机械系石油矿场机械专业，硕士学位1983.9- 1987.7江汉石油学院开发系石油钻井工程专业，学士学位1.2、主要学术任职（1）国际主要学术任职Federa

2、l University of Rio de Janeiro（排名南美工科院校第一） 客座教授；（附件1-1，2005 年 39 岁）水下技术学会（SUT）中国分会主席（附件1-2）、指导委员会（Steering Committed委员；国际近海与极地工程学会（ISOP E）理事、执行委员会（TPC）委员；国际极地技术委员会委员、管道技术委员会委员；第14、15届国际船舶与海洋结构大会（ISSC）技术委员会委员；（附件1-3，佃97 年31岁）第11届国际船舶与其它浮式结构实用设计大会（PRADS）技术委员会委员；第7届国际船舶水动力学研讨会（IWSH2011）技术委员会委员。（2）国内主要学

3、术任职中国石油大学（北京）第七届校学术委员会委员；湖北省 楚天学者计划”特聘教授（长江大学）；（附件1-4, 2003年37岁）复旦大学兼职教授、博士生导师；大连理工大学兼职教授、博士生导师；（2002年36岁，学校第一批7位兼职博导之一）中国力学学会促进工程应用与产业结合工作委员会副主任委员；第5届中国振动工程学会理事、中国海洋工程学会理事；北京振动工程学会常务副理事长；中国石油工业海洋石油工程专业标准化技术委员会专家委员；中国机械工程学会焊接力学与结构设计及制造专业委员会委员；中国造船工程学会船舶力学学术委员会委员。（3）其他主要学术经历国外期刊“ Ships and Offshore S

4、tructures编委（中国学者3位，附件1-5）；第2届“ China Ocean Engineering （ SCI期刊，1999年33岁，当时最年轻的编委， 附件 1-6）、“Petroleum Scienee（SCI 期刊）；第4届“海洋工程”、“石油天然气学报”、“石油矿场机械”、“中国海上油气”、“石 油工程建设”等著名学术期刊编委。本人是国家863海洋技术领域的主要评审专家，每年会议评审项目20余次。1.3、主要国际学术交流（讲学 /Session Chair/Keynote Speech（1）应邀出国讲学：1999年加拿大（附件1-7, 33岁）、2001年巴西、2005年巴

5、西、2010年巴西。（2）15次国际学术会议Session Chair（A）海洋工程规模最大的国际会议：美国西雅图 ISOPE 200 （附件1-8,34岁）， 葡萄牙里斯本ISOPE 200,加拿大温哥华ISOPE 200,日本大阪ISOPE 200,中国北 京 ISOPE2010,美国夏威夷 ISOPE2011;（B ）主要权威组织的重要国际会议：日本长崎ISSC 2000美国圣地亚哥ISSC 200,巴西里约热内卢 SUT 200,巴西里约热内卢 PRADS 200；（C）其它：日本东京 MARIENV/95 （附件1-9, 29岁），中国大连PACOMS2OO6, 中国南京APAC 2

6、00,中国北京IDOT2OO9,中国上海IWSH 2011。（3）特邀报告：ICCES-2011 （附件 1-10）。1.4、获奖情况与荣誉称号获奖项目：（1） “石油安全评价系统开发与应用”获2009年度中国石油和化工自动化行业科 学技术奖二等奖（第4完成人）；（附件1-11）（2）冰区海上结构物疲劳与断裂的可靠性理论及应用 ”获2003年度中国机械工业 科技进步二等奖（第4完成人）;（附件1-12）（3）模糊概率断裂力学的理论及其应用”获2004年中华人民共和国教育部提名 国家科学技术奖自然科学二等奖（第3完成人）；（附件1-13）（4）冰区海洋石油平台疲劳强度及可靠性评估的研究 ”获19

7、99年中华人民共和国 教育部科技进步二等奖（第6完成人）。（附件1-14）荣誉称号：（1）1987年被授予江汉石油学院1986-1987年度“优秀共产党员”（全校唯一的学 生党员）；（2）1986年湖北省大学生英语竞赛 全省第一名；（3）1999年被授予“全国交通青年科技英才”；（附件1-15,33岁）（4）2000年被授予“中央国家机关优秀（杰出）青年”；（附件1-16）（5）2001年被授予“全国交通系统青年岗位能手”。（附件1-17）1.5、发表论文检索和引用情况（附件 1-18）累计发表论文131篇，其中期刊论文85篇，国际会议论文30篇。截止到2010年, SCI检索15篇，11篇被

8、引用31次（其中他引17次）；EI收录49篇；CSCD收录22篇。1.6、主要科研工作经历2006.6至今 中国石油大学（北京）海洋油气研究中心、中巴深水水下工程研究中 心，主任、教授，校学术委员会委员，主要从事：深水水下系统关键技术研究，水下采 油树研制，深水管汇研制，深水管线终端、跨接管和膨胀弯的设计与安装技术，深水海 底管线和立管的设计与安装技术，LW3-1深水气田安装技术与安装机具研究，深水油气 田工程开发模式研究，高温高压双层海底管线的屈曲理论与抗屈曲设计，自升式钻井平 台插拔桩基础理论与关键技术及其应用研究。2002.11-2006.6中国船级社工业总公司，总工程师，主要从事：在役

9、平台延寿评估、 检测技术及维护修理研究，海底管线抗震设计方法研究，带损伤海底管线安全评估研究， 退役平台拆除技术与风险评估研究，独腿新型平台冰激振动及其疲劳研究。1998.4-2002.10中国船级社海洋工程部、技术研发中心，高级工程师、研究员（交 通部成绩优异的高级工程师， 佃99年11月聘任，33岁），主要从事：自升式钻井平台 裂纹检测、评估与修复研究，损伤结构有限元理论及其在海洋结构的应用研究，基于定量风险分析的海洋结构检测技术研究。1997.3-1998.4 University of Rochester（美国），Senior Research Officer, Post-doctor

10、alFellow，从事材料与结构的疲劳及断裂研究。1995.9-1997.3中国船级社（CCS）海洋工程部，高级工程师，从事海洋平台损伤检测与安全评估的研究。1993.8-1995.8中国科学院力学研究所固体力学研究室，博士后，从事海洋工程结构疲劳断裂与安全评估的研究。1990.3-1990.8石油大学机械系海洋钻采设备研究室，助教，从事固定平台冰激振 动与低温疲劳的研究。1.7、完成及承担的主要科研项目（2006年至今）2006年以来作为第一负责人承担了 50多个科研项目，其中，100万以上项目12个、 1000万以上项目1个，国家863重点项目子课题2个（项目副组长、子课题组组长）、 国家

11、油气重大专项子课题4个及外委子课题3个、国家自然科学基金面上项目1个（深 水双层海底管道的热屈曲特性及控制，2010-2012年，项目批准号50979113）。国家纵向项目及100万元以上的项目为:序号项目下达编号项目名称来源起讫时间经费（万）宀完成状况150979113深水双层海底管道的热屈曲特性及控制国家自然科学基金面上项目2010.01-2012.1227正在进行2K01ZS10001水下采油树关键技术研究及基本设计中石化2010.01-2011.041180正在进行32008AA092701-3海洋平台地基与基础测试分析技术863计划重点项目2009.08-2012.12200正在进行

12、42006AA09A105-3深水立管安装技术研究863计划重点项 目2006.10-2010.12463已完成52008ZX05027-002-07深水海底管道J型铺设关键技术研究和深水水下生国家重大科技专项2008.01-2010.12315已完成产设施施工设备及女装关键技术研究子课题62008ZX05056-03深水安装技术及安装机具研究国家重大 科技专项 子课题2008.01-2010.12300已完成72008ZX05030-05-11西非深水海上典型油气田开发工程模式及关键技术研究国家重大科技专项子课题2008.01-2010.12173已完成82008ZX05026-005深水海

13、底管道和立管监测技术研究国家重大科技专项子课题2008.01-2010.12140已完成9CN00CRC-2010ZHKY-ZX-013跨接管/膨胀管/管道终端工程设计技术研究国家重大 科技专项 外委子课题2010.01-2010.1286已完成10DEC-10-F-050深水J型铺设塔和TTR连接工具原理样机试制国家重大 科技专项 外委子课题2010.01-2010.1280已完成11CN00CRC-2010ZHKY-ZX-021水下生产技术-水下管 汇成橇设计方案第一方 审核国家重大 科技专项 外委子课题2010.01-2010.1234已完成12JSKF2008YJ01NH4/HYSY9

14、31 钻井平 台彩虹项目作业拔桩及 防硫能力评估和适应性 改造方案研究中海油 田服务 股份有 限公司2008.1-2008.10192已完成13JSKF2007YJ40B5、B9自升式钻井船插 桩深度和拔桩阻力分析 研究中海油 田服务 股份有 限公司2007.10-2008.11139.6已完成14JSKF2008YJ22B8, B12自升式钻井平 台入泥深度和拔桩阻力 分析中海油田服务股份有2008.6-2008.12129.8已完成国家自然科学基金申请书2011 版限公司15CNOOCRC(LTD)-2008-KFGC-SZ361-001SZ36-1油田II期老平台强度评估及外挂井槽可行性

15、研究中海石 油（中 国）有限 公司2008.04-2008.12148已完成16EMC-07-F-013废弃桩基平台拆除技术及管理系统研制海洋石油工程 股份有 限公司2006.10-2008.5101已完成已经达成合作意向的“十二五”国家油气重大专项课题4个（合同经费将突破5000 万），将使深水水下系统的研究推向一个新的发展阶段：1）“深水水下生产设施制造、测试装备及技术”课题之系列子课题：“水下生产设施制造标准规范研究”、“水下生产设施测试体系研究”、“水下生产设施测试中心总体设 计”、“水下生产设施压力试验装置研究”、“水下生产设施系统集成测试装置研究”、“海 试测试场总体规划与设计”、

16、“生产工艺模拟技术与装置研究”。2）“南海北部陆坡（荔湾3-1及周边）深水油气田工程设计、建造、安装、维修技术”课题之子课题“脐带缆安装系统研制、卷轴安装系统研制”。3）“深水水下应急维修装备与技术”课题之系列子课题“深水水下应急维修系统 总体方案设计”、“深水水下应急维修系统集成技术研究”及“深水水下应急维修作业技 术与工艺研究”。4）“水下生产技术”课题之子课题“水下管线水平与垂直连接器及安装工具工程样机”及“水下控制系统集成与水下阀门及执行机构关键技术研究”。1.8、对学科发展的贡献本人是我国自己培养的海洋石油工程领域的首位博士，致力于海洋工程的研究工作已经24年，亲历了我国海洋石油工程

17、的发展，特别是已经 90余岁高龄的第一代技术专 家的教诲，对学术和技术与工程的结合有一定的认识和理解，也期待将毕生的力量贡献 给我国海洋石油的发展。(1)国际船舶与海洋结构大会(In ternatio nal Ships and Offshore Structure Con gress.ISSC）是国际上船舶与海洋结构领域最权威的学术组织，每三年举行一次大会。本人自 1997年担任ISSC技术委员会委员期间，促进和推动了我国在海冰工程力学、海洋结构 检测等相关领域的发展，将我国的一些研究成果纳入了三年一次的ISSC技术进展报告当中，增加了国外对我国的了解，增进了国际交流。（2）国际近海与极地工

18、程学会（International Society for Offshore and Polar Engineers, ISOPE）的年会（Annual Conference）是海洋工程领域规模最大的国际会议。本人利用和ISOPE的密切关系，在国内多位老教授（院士）的鼓励下，将 ISOPE第20届大会争 取到北京举办（2010年6月取得圆满成功），实现了我国老一辈学者10多年来的愿望： 将ISOPE年会争取到中国。这次会议增进了ISOPE和中国学术界及工业界的合作（附件1-19），大幅度增加了中国学者在执行委员会（TPC）的委员数量（从原来的2006年 的4人增加到2011年的18人），并使海

19、洋石油工程股份有限公司的总裁当选为ISOPEBoard Director、并成为ISOPE-2010及ISOPE-2011的大会执行主席，中国海洋石油总公 司副总经理（工程院院士）周守为、科技发展部总经理兼研究中心主任陈伟分别在2009和2010年的年会做大会特邀报告，这些都是国内学者的首次。此外，ISOPE第三次深水国际会议于2009年在北京成功举办，带动了中国深水油气田工程的发展。（3） 总部设在英国伦敦、1966年成立的水下技术学会（Society for Underwater Tech no logy, SUT）是全球水下工程最具影响力的学术组织，在美国等主要国家先后成立了 9个分会，

20、会员遍布全球40多个国家。2010年12月，本人促成了 SUT在中国石油 大学（北京）成立SUT China仲国分会），本人被SUT指定为首任主席。今年4月11-15 日，SUT Chi na和SUT海洋石油工程股份有限公司联合举办的 SUT深水技术培训将在 天津塘沽进行。中国分会的成立，将进一步推进我国“十二五”水下系统与工程领域的 研究工作，对加强和国外在该领域的合作、促进国内水下工程技术的发展具有重要意义。（4） 中国海洋（岸）工程学术讨论会是中国海洋工程学会主办的2年1次的学术会议，1979年第一次会议以来，已经成为国内最重要的海洋工程会议。 我校承办第十五 届会议，本人是主要组织者（

21、大会组委会副主席）。本次会议将进行一些重要的改革， 设立大会主题（深水工程），中国海洋工程学会和SUT China联合主办，会议期间请SUT 总部的专家进行3-5天针对我国深水油气田开发的水下技术培训，邀请国外著名学者的 专题报告，由更多的工业界包括跨国公司在中国的代理机构（分公司）的专家参与组织，组织学生论坛，等等。（5）巴西是世界上深水油气田开发最有代表性的国家，其技术和装备一直走在世界前列。UFRJ的研究生与工程学院（COPPE/UFRJ）是南美最好的工学院，是巴西国 家石油公司（PETROBRAS）的重要研究基地，在国际深水技术领域举足轻重，本人2005 年1月受聘为该校的客座教授（3

22、9岁）。为了尽快推进我国深水油气田的开发，本人力 主和巴西的合作。2007年8月UFRJ副校长Levi教授访问我校，双方签署全面合作战 略协议。利用教育部留学基金项目，我的4个学生先后派往COPPE/UFRJ攻读博士学位 （附件1-20,联合培养，其中2位明年学成回国）。2010年2月我校张来斌校长访问 UFRJ，细化了双方的合作，其中一项重要的成果是联合成立“中巴深水水下工程研究 中心”。3月底，在中国海洋石油总公司的支持下， 海洋石油工程股份有限公司和中国石 油大学（北京）就与里约热内卢联邦大学联合成立“中巴深水水下工程技术研究中心” 签署合作意向书（附件1-21），决定共同组建和支持该中

23、心的发展。目前，三方实质性 的项目合作已经取得良好的效果。2010年8月，本人受教育部留学基金委委派，在COPPE/UFRJ进行1个月的合作研究（附件1-22），在此期间，和巴西工业界及政府有 关部门进行了广泛的交流，其中，在COPPE/UFRJ执行主任Segen教授的陪同下拜访巴 西石油天然气与可再生能源局（ANP），ANP表示支持2校对博士生的联合培养，并将 协调政府相关部门对我校学生设立专项奖学金（已经设立）。除了就针对我校学生设立专项奖学金外，ANP和巴西科技部技术创新局（FINEP）将联合出资500万美元作为专 项基金和我国开展深水水下工程的联合研究，我校在和国家自然科学基金委（NF

24、SC）沟通，寻求对等资金。2010年11月24 日，Segen教授在访问中国期间和 NFSC水利与 海洋工程学科李万红主任进行了沟通， 将努力促进NFSC和巴西CNPq（Brazilian Scienee and Tech no logy Research Cou ncil）在基础科学领域的合作（附件1-23）。此外，在本人 的协调下，国家科技部863海洋技术领域专家组、中国海洋石油总公司、中海油田服务 股份有限公司、海洋石油工程股份有限公司等单位先后访问巴西，考察深水油气田开发 和工程技术，为推进我国深水工程的发展起了发挥了特有的作用。（6）由中国科协主办，中国力学学会、中国石油大学（北京）

25、承办的中国科协第169次青年科学家论坛在于2008年6月27日至29日在中国石油大学（北京）召开。本 人申请并主持了本次论坛。来自三大国家石油公司（中海油、中石油、中石化）相关研 究机构、上海交通大学、浙江大学、天津大学、大连理工大学、中国海洋大学、哈尔滨 工程大学、中国石油大学（华东）等科研院所的 40余位专家、青年学者参加了论坛。论坛的主题是“南海深海油气田开发的关键工程与基础科学问题”，是国内对深水工程关键基础科学问题进行的首次研讨，不仅取得了良好的效果，且对推动我国深水技术与 工程领域的研究起了一定的作用。我校在海洋工程领域没有任何基础，本人2006年6月底回到学校组建“海洋油气研究中

26、心”，在十分艰难的条件下起步。但短短四年时间，我们在海洋工程领域得到快 速发展，特别率先在深水水下工程方面开展研究，并得到国家重大专项、国家863、国家自然科学基金及中国海洋石油总公司的大力支持，2010年本人获得的合同经费就达2500万，2011年我们将突破6000 万,在国内外的影响日趋彰显。这些成果的取得是20 多年来在海洋工程学科领域长期积累的结果。二主要学术成绩、创新点及其科学意义（按年度项目指南中申请国家杰出青年科学基金要求撰写，着重阐述近几年来在基础研究方面所取得的成绩、研究价值和科学 意义等（3000-5000 字）。）本人21岁进入海洋工程研究领域，24年来随着我国海洋石油的

27、发展而始终致力于最 前沿的研究。这些研究在解决工程重大问题的同时，涉及了大量科学的关键基础课题， 并且这些基础研究成果大部分得到了工程应用，创造了巨大的经济和社会效益。其中， 2006-2010年期间本人签订的合同项目62个；发表的学术论文131篇、发明专利14个、省 部级二等奖项目4个。“十二五”期间，本人科学研究的总体目标是：针对南海深水油气田开发的关键科 学问题，对水下生产系统进行系统深入的研究，提出适合南海特殊环境条件的水下生产 系统设计、制造、安装及测试的新理论，为实现水下采油树、管汇、管线和管汇终端、 跨接管及膨胀弯等关键装备的国产化提供理论和技术支撑。在基础研究方面，本人的主要学

28、术成绩、创新点及其科学意义体现在如下4个方面。2.1、固定平台冰激振动及低温疲劳断裂的研究不同于北极区油田的平台，渤海的冰不是常年冰，冬季的浮冰对平台的威胁更加严 重。我国在60-80年代都有受到冰破坏和摧毁的平台。本人自硕士开始，持续地开展了 10余年的冰与结构相互作用、低温疲劳、冰载随机作用下的裂纹扩展等涉及平台设计和 安全评估的研究，得到海洋石油工程股份有限公司高度评价“段梦兰教授的研究团队在 冰激振动和冰振低温疲劳断裂方面开展了 长期的研究工作，我国冰区平台设计和在役平 台安全评估都采用了他们的研究成果” “平台经历了最近几年十分严重的冰的作用，抗 振效果十分显著，舒适度得到明显提高”

29、（附件2-1 ）。创新性成果如下。（1）冰激随机振动理论长期以来，冰与结构的相互作用是用确定性的方法来描述的，这对极区常年冰比较 适用。而我国渤海是季节冰，冰对平台的作用不仅只出现在冬季，而且是随机性的，为 此，本人建立了冰激随机振动理论，其中随机自激振动理论是国内外冰激自激振动理论 的一个重要突破（1994年），被国内外学者所引用，“这项工作对于海洋工程结构在冰载 环境中的安全分析和缺陷评定有重要意义 ”（中科院力学所学术委员会评语，附件2-2）。 这些理论计算得到冰的破碎频率和平台的固有频率是决定结构振动能量的两个最主要 的因素，成为平台抗冰设计和在役平台的减振及安全作业的基本依据。APP

30、LIED MECHANICS REVIEWS (附件2-3)评述说 “Liu et al.266 (OMAE-2001，本人为通 讯作者)developed a dynamic vibration model for ice-structure interaction. By introducing the broken length of the moving ice sheet,The dynamic equations of both structure and acting ice sheet and their solutions for each phase were presen

31、ted,and some results were proposed for both structural designs against ice load and mitigation of ice-induced vibration”。天津大学在我国最大的冰池进行冰与平台桩腿相互作用的试验 时(China Ocean Engineering, 2001, VI.15, No.3, pp.437-443,附件2-4)依据的就是本人 的研究成果“ Gao and Duan (1998) concluded that the maximum power of displacement resp

32、onse of a fixed platform is determined by ice breaking frequency” “Crushing failure is the most common moden the Bohai Gulf, and is also the most severe kind of ice actionn multi-leg product ion platforms (Dua n et al., 2000) ”(2) 随机冰载下的低温疲劳裂纹扩展试验平台在冰区作业，除受到冰的随机作用外，其水面以上的结构处于大气低温中，而 水面以下则处于比较恒定的水温。裂

33、纹在低温冰载环境下的扩展规律是平台低温疲劳与断裂研究的根本。本人在国际上首次进行低温疲劳裂纹扩展试验，解决了低温温度稳定 控制和低温密闭环境中疲劳裂纹监控两个关键性技术难题，成功地完成了冰载随机作用下平台结构钢在不同低温与室温下的疲劳裂纹的随机扩展试验，为研究低温环境中结构的疲劳与断裂奠定了试验基础。APPLIED MECHANICS REVIEWS也专门阐述了本人的研究“ Other studies were con ducted at low temperatures on fatigue crack propagation in offshore structural steelsubj

34、ected to random ice load杞57, 258 (257为本人的博士论文， 258为本人与导师柳春图研究员共同发表在Engineering Fracture Mechanics的文章，Vol.53, No.2, pp.231-237) . It was shown that the random ice-induced crack propagation behavior at either ambient or low temperature was different from constant amplitude loading. This is because cra

35、cks were propagat ing faster at low temperature tha n at ambie nt temperature”我国学者在国际著名期刊 Ocean Engineeringk撰文(附件2-5;附件2-6) 认为“ There is very little research on ice-induced fatigue analysis “ Most of the research on the fatigue analysis of offshore structures mentioned above focuses on the wave-indu

36、ced vibration. There was very little research on fatigue analysis caused by ice-induced vibration.”，并指出“ Fang et al. (1997, 2000, 2001,2003)(其中 2000, 2001,2003年的三篇文章本人为第二作者，第一作者为本人导师方华灿教授）developed a method tohandle fatigue life calculationof tubular jo ints of offshore platforms subjected to ice fo

37、rce, and con ducted research on reliability an alysis of ice-i nduced fatigue and fatigue life prediction of . ” 此外，著名力学家 R. I. Stephens在他的专著“ Metal Fatigue in Engineering”（该书被广泛用作教材，在学术界影响深远）2001年再版时引用本人的工 作（附件 2-7）“ Liu and Duan 48, using a simulated random sea ice variable amplitude load spectrum

38、 fatigue crack growth resista nee at the low temperature was lower tha n at ambie nt temperature” These few examples indicate that variable amplitude fatigue behavior at low temperaturesmay be equivale nt to or better tha n at room temperature, however, excepti ons occur. They also in dicate that fa

39、tigue life predictio n models developed for room temperature can be used at low temperatures using low-temperature referenee data。文中 Liu and Duan 48即是本人和导师柳春图研究员共同发表在Engineering Fracture Mechanics的文章（Vol.53, No.2, pp.231-237）。（3）温度相关的断裂理论对渤海平台用钢A131和A537及其焊接接头进行了大量的疲劳及裂纹扩展试验，发现了裂纹扩展运动图上的一个汇交点，据此提出了低

40、温环境中材料安全可靠性的一个评定指标，并赋予其明确的物理意义，这一研究作为裂纹扩展的一个新的内容迅速在国 际上报道并被国际著名期干刊 Intern ati on al J ournal of Offshore and Polar Engin eeri ng迅速发表（IJOPE，Vol.9, No.1, 1999, 68-72 ）。在此基础上，对疲劳裂纹扩展规律进行了 微观到宏观的探讨，推导出疲劳裂纹扩展速率的一个普遍关系式。该式严格地定义了 Paris公式的两个试验常数，为这一经验的普遍规律奠定了理论基础。此外，推导出的 裂纹扩展的参数关系从理论确定了试验发现的裂纹扩展曲线相交点对应的两个特征

41、参 数，为低温环境下结构的选材提出了一个重要依据。这一研究成果被中科院力学所学术 委员会评价为（附件2-2 ） “对于进一步研究疲劳裂纹扩展与温度的关系很有价值”研究工作首次在第18届OMAE国际会议发表，大会主席Jones博士专门发出邀请（附件 1-7），希望我在会议期间访问 Institute for Marine Dynamics, National Research Council Canada,以及 Memorial University of Newfoundlan ，并提供 500 加元的资助。后续的 部分工作发表在“力学学报”上（Vol.35，No.2，2003，171-175

42、 ）。（4 ）理论成果的应用利用上述理论，结合平台结构冰激振动响应的计算结果、平台结构钢的低温疲劳性 能和冰载环境中结构的裂纹扩展与断裂行为，对海冰环境中工程结构的失效进行了系统 研究，得到了冰区海洋平台失效破坏的本质原因，是平台的抗冰设计和安全评估的依据。 上述研究成果同时应用在我国海上边际油田和海上风电场的开发。本人创新地提出了依托现有老平台的“外挂井槽”方式（发明专利200910081131.6），“巧妙地避免了新增 桩腿及附属结构的水下焊接，为海上施工提供了便捷、经济的解决方案”。这种“井槽 外挂”方案及其新增的新型结构“在国际上是首次，为大型老油田的二次开发提供了 新 的更为有效的开

43、发模式”（附件2-8）。“这项成果自2007年以来已经广泛地推广应用到 了 SZ36-1I期调整、II期调整等多个油田的开发 项目，创造了 4.5亿元的经济效益，为 保证2010年中国海洋石油总公司5000万吨油气当量做出了巨大贡献”。而“全世界第 一个向海上油田供电的海上风力发电站”的并网发电，我们“攻克了其中低频与高频荷载联合作用下的疲劳损伤、复杂载荷下风机塔架的屈曲、塔架与单点连接结构设计等陆 地风电没有遇到过的难题”“在海上风力发电场研发、制造、安装、运行和维护等方面 进行了首次成功的探索”（附件2-9）。这些研究成果发表了 40多篇学术论文（其中SCI检索的10余篇），由导师方华灿教

44、 授经过系统整理，出版了“海洋石油钢结构的疲劳寿命”、“冰区海洋石油钢结构工程力 学”和“模糊概率断裂力学” 3部专著，建立起“冰区海上结构物疲劳与断裂的可靠性 理论”，分别获教育部自然科学二等奖、科技进步二等奖和中国机械工业科技进步二等 奖，对我国渤海湾海洋石油平台的可靠性设计与安全评估具有重要现实意义。2.2、受损结构有限元理论、疲劳断裂与裂纹检测维修的研究海洋平台在复杂的海洋环境载荷下作业，不可避免地产生各类损伤，其承载能力将 不同程度地降低。此外，由于油价的飙升和中海油对边际油田开发的需要，要求到达设 计寿命的采油平台继续生产，而我国70年代末和80年代初建造或引进的钻井平台大也陆 续

45、到了其设计寿命（一般为20-25年，即2000年以后大部分平台都将退役）。然而，在短 期内无法补充新平台的前提下，要求这些平台超期服役，平台的检测和安全评估就是必 须的依据和手段。本人是我国海洋石油领域开展平台结构安全评估和检测维修的主要专 家，领导和承担了该方面重要的研究工作，“提出的受损伤老平台结构的在位分析、极 限强度分析、地震分析、冰激振动分析、疲劳损伤分析、桩基础分析等计算方法已经成 为海洋石油行业统一的老平台安全评估技术”（附件2-8）。突出成果体现在：（1）自升式钻井平台桩腿裂纹的评价与修理90年代后，我国自升式钻井平台的桩腿裂纹在得到修复2年后再次开裂。根据船级社的规范，这些部

46、位的裂纹不得重复修理 2次。本人领导了中国船级社和中国海洋石油 总公司联合开展的对自升式钻井平台桩腿裂纹的大规模研究（1995-1999年），得到了自升式钻井平台桩腿裂纹的多次焊接工艺、容许的焊接次数，以及裂纹对平台结构强度、 极限承载力与损伤寿命的影响规律，研究成果成功地用于南海一号、渤海四号、勘探二 号和海洋石油935等多座自升式钻井平台桩腿裂纹的修复，成倍地提高了这些平台的使 用寿命。该项研究于1999年被鉴定为“解决了我国海洋石油工业装备所面临的 一项重大 工程技术问题，将创造巨大的经济效益和社会效益。 该项目的研究成果总体上 处于国际 领先水平”（鉴定委员会主任和副主任分别为胡海昌、

47、赵国藩、欧进萍三位院士）。这些研究成果经过将近10年的广泛应用，中国船级社于2007年正式发布“海上自升式钻井平 台桩腿裂纹检验与修复指南”，这是国外船级社没有的、我国独有的重要成果，“对延长 这些平台的使用寿命起了重要的作用”（附件2-10），同时修改了中国船级社规范的相关 条款。其中，中海油田服务股份有限公司评价“段梦兰教授自1994年陆续地对渤海8号海洋石油931等10多座不同型式的移动平台进行了 基于检测的安全评估，保证了这 些老平台超期服役的作业安全”“对渤海8号裂纹的评价、对南海5号腐蚀余量从规范的 5%提升到15%的半潜平台结构分析计算、对渤海4号带裂纹作业等重大、棘手的工程问

48、题的解决，提出了 一系列的理论与方法，为我公司挽回了巨大的经济损失，做出了重要 贡献”（附件2-10）。（2）损伤有限元理论及其应用按照规范的要求，自升式钻井平台是不能带伤作业的，例如，一旦发现桩腿裂纹， 平台必须停止作业返坞修理。因此，平台能否带伤作业、多大的损伤容许作业，成了业 主十分关心和迫切需要解决的问题。针对海洋结构的4类主要损伤（裂纹、凹坑、变形、凹坑与变形耦合），本人建立了受损单元的有限元分析理论，得到了各种损伤对典型平 台结构安全性影响的一般规律。该项研究于1999年被鉴定为“研究成果达到国际先进水平”（附件2-11），相关理论和方法发表在国内海洋工程顶级期刊CHINA OCE

49、ANENGINEERING （Vol.16, No.3, 2002, 311-32Q Vol.17, No.2, 2003, 177-187），并写入中国 船级社发布的“海上自升式钻井平台桩腿裂纹检验与修复指南 ”（附件2-12），成为行业 内平台结构受损评价的 标准方法。2006年6月20日，亚洲第一导管架PY3-1投产前的水下检测发现平台桩腿严重受损，22日本人受命对事故原因进行结构方面的秘密分析调 查，应用所发展的损伤有限元理论和方法对该200米水深的结构进行了满足设计、建造、运输、安装等各个环节的结构极限强度与屈曲等全方位的研究，不仅为保险索赔提供了 科学依据，更为PY3-1新导管架的

50、设计建造提出了宝贵的意见。2.3、海底管线抗震设计理论、抗屈曲设计方法及损伤管线安全评估的研究随着我国海洋石油产量的增长，海底管线的里程大幅增加，而相应的管线泄漏等事 故也更加频繁，造成了巨大的财产损失和环境污染。中国海洋石油总公司“十五”开始 即开展了海底管线的规划和研究，本人也应邀从平台结构转入海底管线的研究，并自 2001年至今完成了 30多个管线及立管的研究项目。突出的工作体现在如下3个方面。（1）海底管线抗震设计理论及其应用地震是很复杂的一个过程，管线抗震设计的难度和挑战就可想而知了。正如海洋石 油工程股份有限公司所说“国内外尚没有针对海底管线的抗震设计方法，船级社也仅在 考虑环境载

51、荷部分提到：如果铺设管线在地震带要考虑地震载荷的影响”（附件2-13）。本人和学生们一起建立了地震波作用和地震断裂带条件下海底管道抗震设计的弹性理 论、弹塑性理论和塑性极限理论，形成了极限剪切强度法、单位长度摩擦力法及修正法； 建立了基于土壤和管线动力相互作用的管线抗震设计动力学计算理论。这些理论和方法“成功地应用于 WZ12-1B、QHD32-6等几十条海底管线的抗震设计，解决了长期以来 困扰工业界的这一重大难题，产生了显著的经济效益和社会效益”（附件2-13）。本人及 学生在 CHINA OCEAN ENGINEERING、PETROLEUM SCIENCE 等期刊上发表了相关 论文 10

52、 多篇，其中，“ Dyn amics of Risers for Dyn amics of Risers for Earthquake Resista nt Desig ns”（ Petroleum Scie nee, SI.7, No.2, 2010, 272-282）刚发表就被 In Tech 邀请合作撰 写其今年出版的专著 “ Numerical Simulations”（ ISBN: 978-953-307-430-6）（附件 2-14）。（2）双层海底管道的屈曲理论及其应用双层海底管道的温度应力计算和热荷载作用下的侧向及垂向屈曲分析是困扰高温 海底管道设计的瓶颈问题，“管道抗屈曲的设

53、计成为国际上双层管应用的一大难题”（附件2-15）。在中海石油研究中心和海洋石油工程股份有限公司多个基础研究项目的支持 下，对这一工程重大需求问题进行了深入的理论分析、数值计算及工程应用研究，得到 了一些基础性的、同时对高温海底管道设计具有重要意义的结果。主要的创新之处体现 在：1）用热弹性力学基本理论建立了刚性连接双层海底管道的力学模型，推导了基本控制方程，并得到了双层海底管道温度应力的解析表达公式，这一成果对双层海底管道 的设计具有重要意义；2）在单层管道屈曲分析的基础上，对双层管及其跨越进行了深 入系统的侧向及垂向屈曲研究，首次揭示和完整阐述了双层管道屈曲的机理及基本规 律，并成功地应用

54、在中国海洋石油总公司近年来新铺设的20余条高温海底管道的抗屈曲设计，分别得到DNV、ABS、BV及CCS四家著名船级社的认可；3）作为研究成果 的重要应用，深入研究了高温管道预热屈曲埋设技术，得到了预热屈曲埋设的设计方法 和基本原则，为这一重要技术的应用提供了理论和方法的支持。海洋石油工程股份有限 公司评价认为 本项目的系统理论和方法，成功地应用在我公司2006年以来海底管线抗 屈曲设计的所有项目中”“这些项目的管线抗屈曲设计分别通过了美国船级社的审查，得到国际顶级船级社的广泛认可，保证了双层管线长距离高温输送的 运行安全，产生了 巨大的经济效益和社会效益”（附件2-15）。（3）损伤管线的安

55、全评估针对海底管道不圆度、局部腐蚀、凹坑和疲劳裂纹，分别建立了带这些典型损伤的 海底管道强度（屈服与屈曲）计算理论，实现了定量评价这些损伤对海底管道安全性的 影响，同时为带损伤的在役管道提高输送压力的评估提供了理论基础。这些理论和技术 已经成功应用于我国已有海底管线损伤后的安全评估，并得到国家自然科学基金的资助 （项目批准号50979113,已经发表SCI论文3篇，另有2篇国外SCI期刊论文在审， 其中 1 篇（Petroleum Scienee, Vl.7, No.4, 2010, 547-554）见刊后马上得到 Anianet Network 的反应，附件2-16）。2.4、自升式钻井平台

56、桩腿和地层相互作用及其在平台插拔桩作业中应用插拔桩是移动平台就位与撤离的重要操作，而近年来“这些事故发生的概率和严重 的程度比以前大幅增加了” （附件2-17），造成了巨大的人员和财产损失。2007年底开 始，在COSL连续5个项目的支持下，围绕平台插桩深度和拔桩阻力的计算，对自升式 钻井平台桩腿和地层相互作用的机理、规律及其对插拔桩的影响等方面进行了系统深入 的研究。创新的成果体现在：（1）针对超软地层，提出了多层非均质土壤的极限承载力计算公式，大幅度提高了平台入泥深度计算的精度；（2）提出了基于桩坑回填、坍塌、淤积、冲刷以及土壤固结等综合因素的拔桩阻 力计算方法，其中，实现了拔桩过程中土壤

57、吸附力的精确计算及测试，建立了吸附力测 试的实验装置，对保证拔桩过程中桩腿的安全具有决定性的意义；（3）对平台穿刺机理及其防治进行了大规模的试验，提出通过冲刷主动穿透硬地 层的方式避免穿刺的发生，为现场复杂地层条件下的插桩作业提供了科学保障。上述研究在国内外发表了 10余篇学术论文，获2项发明专利（滑轨式多位置插拔桩 试验架201020656005.7自升式钻井平台冲桩装置 200810115172.8）, COSL评价认为（附 件2-17）“研究成果成功地应用于我公司历次复杂地层条件下的平台插拔桩作业和新建4 条200英尺平台桩靴的设计建造，取得了巨大的经济效益和社会效益，并被国际上最大 的海洋工程学术会议ISOPE邀请做该成