超大型浮体柔性连接器疲劳强度研究

发布时间：2020-12-24 07:38

　　超大型浮体（VLFS）总尺度巨大,需要分成若干个基本模块按功能需求以一定的方式连接而成,连接器是整个系统中的薄弱环节。超大型浮体长期在海上作业,由风、浪流引起交变环境载荷可能超过连接器结构的疲劳极限,造成连接器的结构破坏,模块间脱开连接或发生碰撞,从而导致灾难性的后果。为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。本文针对一种柔性铰接连接器,采用理论分析、数值模拟和模型试验开展疲劳强度研究工作,主要内容如下:（1）阐述了超大型浮体的基本概念和模块连接方式,介绍了多种柔性连接器构型,分析了一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的柔性铰接连接器,给出了柔性铰接连接器的主要参数、结构型式和构件材料。（2）以某横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,采用刚性模块柔性连接器（RMFC）模型计算连接器载荷和模块运动响应,研究了连接器刚度和浪向角对浮体运动和连接器载荷的影响,分析了不同刚度连接器纵向载荷出现峰值的原因。（3）针对柔性铰接连接器开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、裂纹扩展和疲劳寿命,考虑接触、柔性层以及开孔的影响采用非线性有限元方法计算了连接器结构应力,分别基于S-... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 超大型浮体和连接器国内外研究现状
    1.3 疲劳寿命分析方法国内外研究现状
    1.4 连接器及海洋结构物疲劳强度国内外研究现状
    1.5 本文的研究内容及创新点
第2章 超大型浮体柔性连接器设计
    2.1 超大型浮体柔性连接器结构方案设计
    2.2 超大型浮体柔性铰接连接器初步设计
    2.3 本章小结
第3章 超大型浮体柔性连接器水动力特性研究
    3.1 多浮体波浪运动理论
        3.1.1 多浮体势流理论
        3.1.2 多浮体频域线性运动方程
    3.2 刚性模块柔性连接器模型计算理论
        3.2.1 坐标系定义
        3.2.2 连接器载荷
        3.2.3 运动方程
    3.3 计算模型
    3.4 不同刚度下连接器所受载荷
    3.5 不同浪向角下连接器所受载荷
    3.6 不同刚度连接器载荷峰值原因分析
    3.7 本章小结
第4章 超大型浮体柔性连接器疲劳模型试验
    4.1 试验模型主尺度
        4.1.1 试验对象
        4.1.2 试验加载要求
    4.2 非线性有限元分析理论
        4.2.1 Newton-Raphson平衡迭代法
        4.2.2 接触碰撞界面算法
    4.3 有限元应力计算
    4.4 测试内容和结果
        4.4.1 测点布置
        4.4.2 测试结果
    4.5 疲劳寿命数值评估
        4.5.1 基于S-N曲线的疲劳寿命评估
        4.5.2 基于裂纹扩展的疲劳寿命评估
    4.6 本章小结
第5章 超大型浮体柔性连接器实际海况疲劳强度分析
    5.1 谱分析法简介
    5.2 疲劳应力
        5.2.1 应力传递函数
        5.2.2 应力响应谱
        5.2.3 应力范围分布
        5.2.4 有限元分析结果
    5.3 疲劳寿命评估
        5.3.1 S-N曲线法
        5.3.2 断裂力学法
        5.3.3 断裂力学法与S-N曲线法比较
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文主要研究内容及结论
    6.2 进一步研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：2935260