不同构型超大型浮式结构物总体强度及结构改进研究

发布时间：2020-09-21 18:34

　　 超大型浮体(Very Large Floating Structure,VLFS)是一种具有多种形式,可由数个不同规格的半潜式或驳船式基本模块,按功能需求通过连接器组合拼装而成的新型海洋浮体平台。超大型浮体作为一种尺寸远大于常规浮式结构物的新型海上浮体平台,对海洋资源的开发、海洋权益的维护和深海综合保障能力的提高有着重要的研究意义。本文根据势流理论、长期预报法及直接计算理论,对纵向浮箱超大型浮体进行水动力分析及总体强度分析,确定结构高应力区域。随后针对立柱、横撑和下浮箱提出改进方案,探究不同改进方案对结构应力的影响。最后根据改进结构强度分析结果,提出横向浮箱超大型浮体的改进方案并进行强度分析。主要内容如下:(1)对纵向浮箱、横向浮箱两种不同构型的超大型浮体进行水动力分析,得到频域下的运动响应、波浪载荷传递函数;再进行波浪载荷长期预报确定设计波参数;进而在最危险工况纵向扭转工况下进行总体强度分析,得到结构的高应力区域。两种构型超大型浮体结构的高应力区域相似,均为上浮体与立柱连接处、横撑喇叭口处和下浮箱与立柱连接处。(2)根据纵向浮箱超大型浮体的强度计算结果,提出针对立柱、横撑和下浮箱结构的四大类结构改进方案,分别为:大倒角连接上浮体与立柱同时将下浮箱与立柱连接部位提前过渡为简单矩形;相邻立柱间增设八字形斜撑同时将横撑横截面由圆形改为鼓形;将下浮箱甲板及底板改变为弯曲面板同时增加骨材;立柱两端过渡为矩形同时增设斜撑、改变下浮箱与横撑形状。(3)对纵向浮箱超大型浮体改进结构进行水动力分析和强度分析,对比强度分析结果可以看出:立柱两端改变为矩形时优化效果较差,特别是横撑部位应力下降较少;利用大倒角连接立柱与上浮体、增设斜撑、将下浮箱改为弯曲面板均能有效降低高应力区域应力;改变横撑结构形式可有效降低横撑部分应力,但对其他高应力区域应力影响不大;同时增加斜撑、改变下浮箱形状的整体改进方案应力降低最明显,因而最合理。(4)根据横向浮箱超大型浮体总体强度计算结果,参考纵向浮筒超大型浮体改进方案,提出将立柱两端提前由圆角矩形过渡为简单矩形、增设斜支撑管并将横撑横截面改为鼓形的改进方案,对其进行强度分析,改进方案能有效降低高应力区域应力,但会在上浮体与斜撑连接处新增高应力区域。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U661.4

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本文编号：2823846