海洋损伤结构的声振特性研究及寿命预估

发布时间：2017-05-17 13:20

  本文关键词：海洋损伤结构的声振特性研究及寿命预估，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海洋结构的加工质量问题或运输安装过程中的碰擦会导致裂纹的产生,结构在服役过程中受到复杂海洋环境载荷的作用会导致裂纹扩展及积累,威胁结构的生产安全。结构损伤会影响结构的强度和刚度,增大结构振动幅度,最终可能会导致结构失效,引发重大安全事故。因此及时发现结构损伤,了解结构损伤程度,明确损伤结构振动特性,对于预估结构寿命,防止重大事故产生具有重大的研究意义。本文对常见损伤结构振动特性、振动参数可视化及疲劳寿命预估等问题进行了以下几个方面的研究。平板、圆柱管及K型管是海洋平台的主要组成构件,每个部件的强度都影响着整个平台的安全性。本文在对常见裂纹模型及声强技术研究的基础上,采用断裂力学理论,建立了张开型表面裂纹的线弹簧模型。引入附加转角和附加位移来描述表面张开型裂纹在载荷作用下的变形,类比提出了表面裂纹附加结构声强的概念,构建了常见结构附加结构声强及结构声强能量总值与裂纹相对深度之间的关系表达式,并利用构建的关系式研究了损伤结构裂纹相对深度和裂纹位置对结构振动、能量传递及分布的影响。为了验证理论分析结果的正确性,运用有限元仿真方法,研究了损伤结构能量损耗、裂纹两侧单元的结构声强能量差值等,并运用可视化技术绘制了结构的振动位移、等效应力、结构声强矢量图及等值线图。预测裂纹在不同损伤位置及不同损伤程度下结构的疲劳寿命,求解损伤零构件的弹塑性有限元解,得到结构危险部位的局部应力应变值,实现对结构疲劳寿命的估算,为结构初期维护提供理论依据。最后根据上述理论,研究了联合载荷作用下海洋平台结构振动特性。对整体结构进行强度校核,计算了不同频率载荷作用下平台关键点的振动参数,为海洋平台结构优化提供理论依据。
【关键词】：振动特性 附加结构声强 可视化 疲劳寿命
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH114
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-22
• 引言10-11
• 1.1 裂纹损伤模型研究现状11-14
• 1.2 结构声强理论研究进展14-19
• 1.2.1 结构声振动传递主要研究方法14-16
• 1.2.2 结构声强的测量基本方法16-17
• 1.2.3 结构声强计算研究进展17-19
• 1.3 科学计算可视化方法19-20
• 1.4 论文主要工作20-22
• 2 表面裂纹板振动特性、疲劳寿命分析22-39
• 2.1 表面裂纹的线弹簧模型22-25
• 2.2 表面裂纹板的弯曲振动25-27
• 2.3 表面裂纹壳体结构声强27-28
• 2.4 裂纹板仿真分析28-34
• 2.5 表面裂纹板振动参数可视化34-36
• 2.6 表面裂纹板的疲劳寿命预估36-38
• 2.7 本章小结38-39
• 3 损伤管振动特性、疲劳寿命分析39-50
• 引言39
• 3.1 损伤管的振动参数推导计算39-41
• 3.2 环向裂纹损伤圆柱管仿真分析41-47
• 3.3 环向损伤圆柱管振动参数的可视化47-48
• 3.4 损伤圆柱管的疲劳寿命预估48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 损伤焊接管的振动特性、疲劳寿命分析50-62
• 4.1 模型的建立及选取50-52
• 4.2 振动参数仿真分析52-57
• 4.2.1 振动位移仿真分析52-54
• 4.2.2 结构振动声强仿真分析计算54-57
• 4.3. 疲劳寿命仿真分析57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 5 多载荷环境下损伤海洋平台的振动特性分析62-76
• 5.1 构建海洋平台模型62-64
• 5.2 海洋载荷64-67
• 5.2.1 风载荷64-65
• 5.2.2 波浪载荷65-66
• 5.2.3 海流载荷66-67
• 5.3 海洋环境载荷下平台关键节点振动参数计算67-75
• 5.3.1 海洋平台模态分析67-69
• 5.3.2 海洋平台的静力分析69-71
• 5.3.3 海洋平台的动力学分析71-75
• 5.4 本章小结75-76
• 6 结论与展望76-78
• 参考文献78-83
• 致谢83
• 个人简历83
• 发表论文83

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本文编号：373559