超大型浮体柔性连接器设计及强度分析

发布时间：2019-07-31 15:00

【摘要】：随着陆地资源的枯竭,海洋资源的开发将越来越受到重视。我国南海蕴藏着丰富的油气资源和矿产资源,今后必将成为资源开发的重点区域,然而南海风浪大、海流急、距离大陆遥远,这些因素一直制约着我国南海资源的开发与岛礁主权的维护。超大型浮体(VLFS)是一种超大型海洋浮式结构物,可以部署在近海或者国际水域,能够作为海上的补给基地或者飞机场,可以供人员长期驻扎、船舶临时停靠补给、飞机起降。VLFS的尺度超过1000米,通常由多个模块通过连接器拼接组成。连接器的设计是VLFS设计过程中非常关键的环节,关系到整个VLFS的运营安全,具有重大的意义。目前国内外关于VLFS连接器的研究主要集中在连接器的动力特性研究,研究的是连接器所受的载荷,关于连接器结构的设计主要是概念设计,具体结构形式的设计较少。本文首先介绍了VLFS和VLFS连接器的研究现状,提出了连接器的设计准则。然后介绍了多模块浮体水动力计算的理论,接着采用Sesam/GeniE软件建立了三种VLFS模块的水动力模型,计算出不同刚度连接器在不同海况、不同海浪入射角下的载荷值,结果显示不同刚度下连接器的载荷值和模块的运动幅值差别很大,本文选取了合适的连接器刚度,并计算出此刚度下的连接器在5个海况下不同海浪入射角的连接器载荷,选取了7级海况45°海浪入射角时的载荷作为连接器的设计极限载荷值,然后提出了一种柔性连接器的设计方案,连接器由整体铸造的双耳接头和单耳接头通过插销装配而成。双耳接头与模块连接处采用布置橡胶垫的方式,橡胶垫分别与接头和模块结构接触。每个橡胶垫只收压不受拉。当橡胶垫受压时,会通过变形,把所受载荷均匀分摊到模块上,模块与橡胶垫接触的结构只受到压力,不受拉力。接着利用通用有限元软件Abaqus建立了连接器不同构件的有限元模型,进行了8种载荷工况下连接器的强度和刚度分析,计算结果表明结构方案符合设计载荷下的强度要求,连接器的刚度和设计刚度为同一数量级,刚度满足要求。本文为VLFS柔性连接器的设计提供了一种参考。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.4;U674.38

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