波浪荷载作用下海洋平台半主动控制试验研究

为研究半主动控制方法对波浪荷载引起海洋平台振动控制的效果及特点,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为半主动控制实现装置,优化设计半主动控制系统.在此基础上进行了规则波和不规则波2种工况下波浪水池模型试验,对平台在波浪荷载作用下的减振效果进行了研究.试验结果表明:磁流变阻尼器半主动控制系统能够对平台结构的振动进行有效地控制,且控制效果较稳定.     

海洋平台磁流变阻尼器振动控制模型试验

以一位于墨西哥湾的典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1:50比例设计海洋平台结构模型.在此基础上采用模糊控制原理设计以磁流变阻尼器(MR)为控制装置的半主动控制系统.在波浪水池中进行了多种工况模型试验,对平台在规则波、不规则波作用下的减振效果进行了试验研究.试验结果表明,采用模糊原理设计的磁流变阻尼器半主动控制系统能够对海洋平台结构的振动进行有效的控制,且控制效果稳定.     

海洋平台的滑移模态控制MRFD半主动振动控制研究

采用滑移模态半主动控制的磁流变阻尼器（MRFD）对海洋平台在随机波浪力作用下振动的控制效果进行研究。以典型导管架平台为例，进行数值仿真。仿真结果表明滑移模态控制下MRFD的半主动控制对海洋平台的动力响应有明显的控制效果，并且MRFD半主动系统的控制效果能够很好地接近滑移模态主动控制效果。     

基于颗粒阻尼技术的海洋平台桁架结构振动特性研究

针对海洋平台桁架结构长期处于强紫外线的工作环境,传统的粘弹性阻尼减振方法存在易老化等问题,提出将颗粒阻尼技术应用于海洋平台桁架结构的减振.使用NASTRAN建立桁架结构的有限元模型,基于离散元法建立颗粒阻尼器模型,分析颗粒填充率、颗粒直径和密度等参数对减振效果的影响规律,研究结果表明:带颗粒阻尼器的海洋平台桁架结构振动特性曲线与试验数据误吻合良好,能满足工程计算精度要求;颗粒阻尼能在较大频带内有效降低海洋平台桁架结构振动.仿真模型可用于指导带颗粒阻尼器桁架结构的关键参数设计与性能预测,为海洋平台桁架结构的减振提供了一种新的思路.     

固定式近海石油平台振动控制研究

研究了随机波浪载荷作用下调谐质量阻尼器（ＴＭＤ,Ｔｕｎｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒ）对固定式钢结构海洋平台的减振效果。采用谱分析法对ＴＭＤ参数进行优化,优化ＴＭＤ使平台的位移响应标准偏差比无ＴＭＤ时下降了２１．８％。从振害累积概念出发,对谐激励下ＳＤＯＦ－ＴＭＤ的Ｒａｍｄａｌｌ参数优化的方法作了改进。     

海洋平台磁流变模糊半主动振动控制研究

为更有效地减小海洋平台动力响应,采用基于模糊控制算法的磁流变阻尼器对海洋平台的振动进行控制.以海洋平台位移响应误差和误差变化为输入变量、以最优控制力为输出变量,优化设计出模糊控制器,根据磁流变半主动控制算法提供接近于最优控制力的半主动控制力.数值仿真结果表明:在模糊磁流变控制中,无论是对于位移反应、速度反应还是加速度反应都可以实现非常有效的控制.     

基于灰预测和粗神经网络的海洋平台逆控制研究

导管架式海洋平台在随机波浪等外载荷作用下极易产生有害振动,且其动力响应具有极强的非线性和时变性,采用被动控制方法和基于精确数学模型的主动控制方法控制海洋平台的有害振动很难达到理想的控制效果.为此文中将灰预测和粗神经网络相结合,提出了一种基于灰预测和粗神经网络的预测逆控制方法,并将其与动态刚度阵法相结合用于导管架式海洋平台的振动主动控制中.数值算例分析表明此种控制方法可有效地控制波浪和风载荷作用而引起的导管架式平台的有害振动,并能解决由于控制信号传输等原因引起的时滞问题.     

基于人工神经网络的海洋平台振动主动控制

将经典最优控制算法与人工神经网络相结合，采用BP神经网络模型，实现了受随机波浪力作用下的海洋平台的振动主动控制。由于神经网络的鲁棒性、容错性和很好的泛化能力，仿真结果表明控制是可行、有效的，并且克服了传统算法本身的时滞问题，为海洋平台的振动控制提供了一条新的思路。     

主动质量驱动器对导管架式海洋平台振动控制效果研究

采用前馈-反馈控制方法设计主动质量驱动系统AMD(Active Mass Damper)的控制器.为了获得最优控制效果,采用一白噪声过程通过滤波器近似随机波浪力谱,将海洋平台-AMD的动力学方程转化为符合前馈-反馈控制要求的增广状态空间表达形式,并推导出了最优控制力的计算公式.以一典型平台为算例,数值模拟了在AMD控制装置作用下海洋平台的动力响应、比较了AMD在分别采用前馈-反馈控制方法和反馈控制方法进行设计时对平台的振动控制效果、分析了AMD对海洋平台振动控制的特点.     

考虑流体-桩-土相互作用的独桩平台波浪响应的TMD 控制研究

采用调谐质量阻尼器对独桩平台的波浪响应进行控制，在对受控结构的波浪响应进行随机振动分析时，考虑了流体－桩土桩互作用的影响，通过一算例具体讨论了TMD的参数对控制效果的影响，计算经表明，适当选择TMD的参数可有效地控制独桩平台的波浪响应，因此TMD在简易平台的振动控制领域有着良好的应用前景。     

双筒减震器数学模型的建立与仿真测试

以双筒减震器为研究对象，建立了其在压缩和复原两个行程中所产生的阻尼力的参数化模型，用虚拟仪器技术LabVIEW对其在正弦激励作用下的外特性和阻尼特性曲线仿真，通过改变模型中的相关参数，分析了影响减震器特性的主要因素．搭建了减震器的液压测试平台，利用LabVIEW的DAQ采集卡采集减震器在工作过程中所受到的力与所产生相应的位移信号，经过适当的处理，得出了实际的外特性曲线，并将实验结果与仿真结果进行对比，发现两者能够较好地吻合，验证了该方法的可行性．     

新型气液耦合冲击耗能器的冲击响应特性研究

船舶设备遭受强冲击作用时,能够承受的加速度和相对位移幅值都很小,采用隔振器和限位器均不能满足抗冲击要求,此时需要特殊的耗能元件,吸收大量的冲击能量。基于将传统的隔振抗冲元件和新型耗能装置相结合的思想,设计了一种非线性抗冲击系统,在此基础上建立了气液耦合冲击耗能器的数学模型,并对其各参数(运动传递比和气腔有效横截面积)对抗冲击性能(绝对加速度幅值和相对位移幅值)的影响进行了仿真试验分析。研究表明,与线性隔离系统相比,冲击耗能器能够耗散部分冲击能量,提升系统的抗冲击能力;冲击耗能器的参数影响分析为新型耗能器的设计和开发提供了可行的理论依据。     

基于辐射声压反馈的结构极点配置研究

提出了基于声压反馈的结构振动声辐射主动控制的极点配置方法.该控制方法所使用的传声器不作为误差传感器,而是将所测得的声压信号作为反馈信号来对结构实施主动控制.以空气中平板结构为例,进行了数值仿真研究,结果表明,通过使用复数增益基于声压反馈可以配置结构的固有频率和阻尼比,从而实现基于声压反馈进行结构振动声辐射主动控制的目的.     

海上平台利用TLD的减震研究

通过减震试验和数值计算来研究液体调频阻尼器(TLD)在地震荷载作用下对渤海CB32A海上平台的减震作用。减震试验主要研究缩尺后TLD对平台模型在EL Centro波、天津波及规范谱拟合人工波作用下所产生的振动反应的影响。数值计算主要研究原型结构受上述地震波的激励作用的TLD减震效果。结合试验和理论分析结果,给出了海洋平台结构的TLD减震控制的一般设计方法,以供设计人员参考。     

活塞蓄能器式管路阻尼器的理论与试验研究(英文)

It can be beneficial to reduce vibrations in shipboard piping, so the authors designed a new kind of piping damper with a plunger-type accumulator. Special requirements for the piping damper included low impact displacement, low speed, as well as an appropriate locking speed. Inside the damper, a plunger-type accumulator was installed and on the outside of the piston rod, a tube with exposed corrugations was added. Between the piston and the cylinder, a clearance seal was added. Using mathematical modeling, the effects of the dynamic performance of the damper’s impact displacement on vibrations were observed. Changes to the clearance between the piston and the cylinder, the stiffness of the spring in the accumulator, the throttle valve size, and locking speed resistance of the damper were respectively simulated and studied. Based on the results of the simulation, dampers with optimal parameters were developed and tested with different accumulator spring stiffnesses and different throttles. The simulation and experimental results showed that parameters such as seal clearance between piston and cylinder, accumulator spring stiffness and throttle parameters have significant effects on the damper’s impact displacement, low speed resistance and locking speed.     

Mechanical model and characteristics of deep-water drilling riser-wellhead system under internal solitary waves

Internal solitary waves with a huge amount of energy easily trigger the large dynamic responses of riser-wellhead system and threaten its structural safety. However, previous studies have only focused on the dynamic response of the riser under internal solitary waves. The riser may experience excessive traction from the platform, especially from the mooring platform, in response to the arrival of internal solitary waves. The bottom of the riser connects to the wellhead system, which in turn exerts a reaction force on the riser. To address this problem, a coupled dynamic model of deep-water drilling mooring platform-riser-wellhead system under internal solitary waves is developed in this paper. A dynamic response analysis method based on the fourth-order Runge-Kutta method and finite element method is also proposed for the mooring platform-riser-wellhead system. A dynamical solver for the coupled system is then developed using MATLAB. The dynamic response characteristics of the riser-wellhead system under internal solitary waves are calculated. Results show that the displacement and bending moment of the system initially increases and then decreases along with the propagation of internal solitary waves, and finally reach equilibrium position. The displacement and bending moment reach their peak before the trough of internal solitary waves passes through the riser-wellhead system. The dynamic responses of the riser-wellhead system under the influence of internal solitary wave loads are much larger than those without the effect of internal solitary wave loads. The riser system experiences shearing loads at the interface of internal solitary waves, which trigger a step-like bending moment variation. The bending moment of the conductor under the mudline is greatly increased by the internal solitary waves.     

环状粘弹层合悬臂薄壁圆柱壳的振动特性研究

文章采用传递矩阵法分析了悬臂边界条件下环状局部覆盖粘弹层合薄壁圆柱壳的振动特性。基于乐甫薄壳理论,结合粘弹性阻尼的变形协调关系和层间作用力关系,建立了基层和约束层薄壁圆柱壳的一阶状态微分方程,利用传递矩阵法推导了结构的整体传递矩阵,并通过高精度的精细积分方法进行求解,得到了固有频率、损耗因子和三维振型,探讨了约束阻尼层位置变化时对振动特性的影响,并通过有限元法进行了比较,通过算例验证了传递矩阵法对模态特性分析的有效性,前25阶模态以周向振动为主,最低阶固有频率对应的三维模态振型为(1,5),并且在悬臂端的振动位移最大,约束阻尼层覆盖位置对薄壁圆柱壳振动特性的影响较大。     

波浪补偿稳定平台运动响应位移测量数据处理方法研究

针对波浪补偿稳定平台随船运动响应的特点,采用基于FFT时频转换的频域积分方法,结合Hilbert变换处理随船低频加速度信号积分的问题。试验结果表明,该方法可以有效实现测量信号的积分变换,为波浪补偿稳定平台的位移补偿提供有效的支持。     

锚泊辅助动力定位单缆失效时域模拟（英文）

This paper focuses on the research of a semi-submersible platform equipped with a DP-assisted mooring system. Based on the working principles of the DP-assisted mooring system and the model of the platform motion, a time domain simulation program is applied to analyze the impact, in the case of one line failure, on the platform motion, power consumption of the thrusters and the tension of the mooring lines. The results show that, under the10-year wind dominant, a one line failure will have little impact on the tension of the mooring lines. When the failure line is windward,the power consumption will increase greatly with a weakened position of accuracy. However when the failure line is leeward, the power consumption will be reduced with a partly strengthened position of accuracy.