海洋工程柔性构件分析方法研究

论文摘要

海洋工程中系泊缆索、立管和张力腿等按其特性属于柔性构件范畴,进行柔性构件的分析方法研究对系泊系统的合理设计、保障海洋平台的作业和安全具有重要意义。本文研究了海洋工程柔性构件静力分析和动力响应的计算方法,并对耦合时域分析进行了研究。首先,对悬链线方程进行进一步的计算,提出两段悬链线对接的理论模型对单点系泊系统系泊缆绳和锚链初始形状进行分析,并编制了计算程序,可用于计算柔性构件初始形状和预张力。其次,研究了柔性构件非线性动力响应计算模型和方法,应用三维细长杆件力学模型对空间三维大变形杆件的非线性有限元模型和时域分析进行了研究。最后,对考虑耦合效应下柔性构件的动力响应进行了研究。浮体应用六自由度运动刚体模型,柔性构件的非线性动力响应用三维细长杆件理论和有限元方法进行分析,耦合点处应用轴向和转动双弹簧模拟。根据研究结果和实际海况资料,应用HARP程序对卡拉奇港单点系泊系统工程实际进行了耦合分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 研究状况回顾
• 1.2.1 国内外研究进展
• 1.2.2 系泊缆索载荷分析研究
• 1.2.3 工业界计算模型和方法研究
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 系泊缆索静力分析研究及应用
• 2.1 概述
• 2.2 单点系泊系统系泊缆绳计算模型的建立
• 2.2.1 悬链线方程
• 2.2.2 单点系泊系统系泊缆绳计算模型
• 2.2.3 系泊缆绳计算模型程序开发
• 2.3 单点系泊系统系泊缆绳计算模型的应用
• 2.3.1 系泊缆绳及锚链计算参数
• 2.3.2 计算结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 柔性构件动力响应计算
• 3.1 概述
• 3.2 柔性构件动力响应计算模型的建立
• 3.2.1 柔性构件受力模型
• 3.2.2 柔性构件有限元离散模型
• 3.3 运动方程的求解
• 3.4 算例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 考虑耦合效应柔性构件动力响应
• 4.1 概述
• 4.2 耦合响应具体问题及计算方法
• 4.3 算例分析
• 4.4 计算分析主要参数
• 4.5 有限元模型和结果分析
• 4.5.1 暴风条件下无工作船时锚链分析
• 4.5.2 工作条件下有工作船时锚链分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢