多因素下张力腿平台耦合动力响应特性研究

考虑立管、张力腿及平台本体的非线性耦合,建立六自由度的振动微分方程。推导了方程中的质量矩阵、耦合刚度矩阵、阻尼矩阵及波浪荷载的计算公式。采用微元法对立柱和浮筒进行离散,求得方程数值解。比较分析了四种工况下张力腿平台的耦合动力响应、张力腿及立管张力的变化,揭示了波浪周期、波高、浪向角、预张力、工作水深等多因素对张力腿平台运动响应的影响。     

深海张力腿非线性动力学分析

深海复杂载荷易引发张力腿涡激振动。考虑涡激载荷、流体阻尼力、预张力和平台运动等耦合作用,根据Hamilton原理建立张力腿空间非线性动力学方程,然后采用有限差分法进行数值求解。考虑南海海况,讨论典型张力腿平台动力响应特点,通过研究可为深海平台的设计和安全运行提供技术参考。     

海洋平台垂荡作用下立管的非线性涡激振动特性研究

立管是海洋工程中常用的一种典型细长体结构物，研究立管在海洋平台垂荡和内外流体共同作用下的非线性动力学特性具有重要的学术意义和应用价值。本文采用Hamilton原理和Galerkin方法建立了顶张力立管的二维非线性动力学模型，将平台垂荡运动模拟为随时间变化的顶端张力，研究海洋平台运动和立管非线性涡激振动的耦合位移响应。研究结果显示，增加顶张力可以改变结构的固有频率，在可变张力作用下，立管的位移响应在相邻模态之间可以相互转换。通过与已有实验数据进行对比，验证了本文分析方法和数值计算结果的合理性。本文研究结果可为海洋立管的非线性涡激振动分析提供理论参考。     

船舶推进轴系纵横耦合振动响应分析

文章针对船舶推进轴系多质量、多弹性支撑的工程实际结构,运用有限单元法,基于带弹性支撑、集中质量的纵横耦合振动梁单元的非线性刚度矩阵及质量矩阵,建立了结构有限元动力学分析模型,计算了其动态响应位移及幅频特性曲线,并对响应结果进行了分析;由于纵横耦合振动存在着较强的耦合作用,其动态响应位移比无耦合作用下的位移大,在频域上有更多的激励频率分量;因此,在设计时系统的固有频率不仅要避开激励频率,同时要避开纵、横激励频率的线性组合;文中还研究了在不同激励力幅值和不同激励频率下船舶轴系耦合振动的非线性响应的影响规律。计算分析结果对船舶推进轴系的设计具有一定的指导借鉴意义。     

海上浮式风机张力腿平台的水动力响应

以美国某可再生能源所的海上5 MV风机为模型,结合风机塔柱的特点,利用Orca Flex建立了一种海上风机张力腿平台简化模型。通过时域耦合计算方法和傅里叶变换,得到了该系统的动力学响应,对比并分析了在考虑涡激振动和不考虑涡激振动时各个张力腿的动力学变化和平台的水动力响应。     

涡激振动对FPSO外输系统的动态响应分析

外输系统包括FPSO、外输浮筒、外输管线主要构成部分,在外载荷的推动下,各个构件间存在复杂的耦合作用。由于输管线跨距长,在复杂的海洋环境载荷作用下极易发生涡激振动现象,从而引起管线的疲劳破坏。为研究涡激振动对FPSO外输系统的动态响应的影响,本文对FPSO及其外输系统进行了一系列的水动力分析,结合考虑浮体/管线的耦合效应和管线涡激振动现象,求解FPSO与外输浮筒的总体运动响应及外输管线的张力、疲劳损伤值,总结管线涡激振动现象对整个FPSO外输系统总体性能的影响。计算结果表明,管线的涡激振动效应对其自身的疲劳寿命起到主导性作用,而对FPSO及外输浮筒的运动响应和系缆张力的影响较小。     

船舶辅机双层半主动非线性 隔振系统振动特性分析

文章采用一种修正的Bingham模型建立磁流变阻尼器的非线性力学模型。基于修正Bingham模型建立了船舶双层隔振系统的非线性动力学方程,研究了船舶辅机双层半主动隔振系统的主共振特性,采用平均法得到了船舶辅机双层半主动隔振系统的理论解,并运用Maple数值仿真对理论解进行了验证。分析了船舶辅机双层半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。研究结果表明:阻尼系数和控制力对主共振时系统的振动传递率影响明显,振动传递随着阻尼系数、控制力的增加而减小;零力速度对系统振动传递率影响很小。     

张力腿平台在随机波浪中的耦合运动响应研究

文章研究了张力腿平台在随机波中长期海况下的耦合响应。推导了振动微分方程中的质量矩阵、耦合刚度矩阵、阻尼矩阵和运动坐标系下张力腿平台波浪外荷载。采用微元法对立柱和浮筒进行离散,运用龙格-库塔法对运动微分方程进行了数值求解。海浪谱采用Jonswap谱,随机波采用蒙特卡罗法来模拟,对不同海况下张力腿平台耦合动力响应、张力腿张力变化进行了能量谱分析。并且比较分析了不同浪向角、不同谱峰周期对平台运动响应的影响。对考虑耦合与不考虑耦合张力腿平台响应进行了比较。     

驳船港内防台风系泊方案研究

基于时域耦合模型，采用数值分析方法研究了驳船港内防台风系泊的可行性问题。考虑缆绳和护舷的非线性特性，针对不同的系缆布置方案，分析了船舶、系泊缆绳与护舷耦合系统的动力响应特性，为防台风系缆布置推荐了合理可行的布置方案，并讨论了不同预张力的缆绳荷载的影响规律。计算结果表明：当缆绳数量增加至16根采用422系泊方案布置时，可满足给定台风条件下的系泊安全。研究结果同时表明，缆绳荷载并未随着预张力的增大而一直降低，而是有先降低后增大的趋势，在进行系泊操作时，需要选取合理的预张力。     

承船厢二维非线性晃动的分析

本文根据流体力学势流理论和刚体动力学原理并借助"Mathematica"符号计算软件,建立了描述升船机承船厢悬挂系统的刚体竖直振动及纵摆振动和厢内水体运动相互耦合的非线性动力学数学模型,推导了非线性耦合动力学常微分方程组及其线性化方程的系数矩阵,提出了系统线性稳定性的判定方法;通过计算三峡全平衡垂直升船机钢丝绳卷扬方案承船厢悬挂系统的线性化动力学方程系数矩阵的特征值,并对非线性微分方程的动态响应进行数值仿真,对升船机承船厢悬挂系统的稳定性以及非线性因素对稳定性的影响等问题进行了初步的研究.