深水系泊线松弛-张紧过程变化的运动特性分析
发布时间：2021-01-16 17:27
深水张紧式系泊系统常采用链-纤维缆-链的结构形式,系泊线在随浮体运动过程中可能会出现松弛-张紧的往复转化,使系泊线内动张力幅值显著提升。瞬时大幅增高的动张力即定义为冲击张力,冲击张力会导致系泊线发生断裂,使系泊系统失效,对浮体结构安全生产造成严重影响。国内外对张紧式系泊系统进行了广泛的研究,但是侧重点多在于纤维系缆的动刚度特性、与浮式平台的耦合运动等方面,而对系泊线松弛-张紧变化的运动过程,以及系泊线内冲击张力产生的影响因素及变化规律尚不十分明确。因此,对深水系泊线松弛-张紧过程变化的运动特性进行研究十分重要。本文主要针对深水张紧式系泊线在松弛-张紧变化过程中的运动响应问题开展具体研究工作。通过在系泊线顶端施加正弦位移激励,调整改变激励的频率与幅值,计算分析系泊线中动张力的变化规律,研究系泊线中呈现松弛-张紧变化的运动过程,提取系泊线中产生的冲击张力,并分析比较系泊线预张力、长度等因素对冲击张力的影响规律。首先,基于ANSYS 18.1有限元分析软件,对张紧式系泊线进行建模,保证有限元数值模型受力与约束条件与原型系泊线保持一致,利用“生死开关”功能实现系泊线松弛-张紧过程的模拟,当单元...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 系泊系统的发展
1.3 系泊系统张力特性研究现状
1.3.1 多组分系泊线的非线性特性
1.3.2 系泊系统浮体耦合运动引起的系泊线张力
1.3.3 系泊线松弛-张紧过程冲击张力
1.4 本文主要工作
2 系泊线运动响应计算理论
2.1 静力分析法
2.2 准静力分析法
2.3 动力分析法
2.3.1 集中质量法
2.3.2 有限元法
2.4 本章小结
3 系泊线运动响应有限元计算
3.1 有限元模型建立
3.1.1 单元选取与单元划分
3.1.2 系泊线预张力与边界约束
3.2 系泊线运动响应求解方法
3.2.1 系泊线水动力求解
3.2.2 系泊线动刚度求解
3.2.3 大变形与应力刚化
3.3 数值模型验证
3.4 本章小结
4 冲击荷载模拟
4.1 系泊线参数及工况设置
4.2 松弛-张紧过程
4.2.1 动张力随激励频率变化
4.2.2 动张力随激励幅值变化
4.3 初始预张力变化
4.4 系泊线弹性模量改变
4.4.1 动张力随激励频率变化
4.4.2 动张力随激励幅值变化
4.4.3 动张力随弹性模量变化
4.5 系泊线截面直径改变
4.6 系泊线绳长改变
4.7 本章小结
5 松弛-张紧运动特性影响分析
5.1 量纲分析与无量纲化
5.2 松弛-张紧临界曲线
5.3 计算结果无量纲化
5.4 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2016年世界能源供需情况分析与未来展望——基于《BP世界能源统计年鉴》与《BP世界能源展望》[J]. 代晓东,王余宝,毕晓光,路用瑞,梁继航,郭文玉. 天然气与石油. 2017(06)
[2]绷紧式系泊缆冲击张力特性研究[J]. 张火明,谢卓,方贵盛,孔令滨. 海洋工程. 2017(05)
[3]聚酯缆在深水系泊系统中的应用[J]. 冯丽梅. 海洋工程装备与技术. 2016(05)
[4]聚酯系缆损伤对绷紧式系泊系统动力响应影响的数值分析[J]. 崔华,刘海笑,连宇顺. 海洋工程. 2016(04)
[5]系泊Spar平台波浪中耦合运动的数值模拟及模型试验[J]. 韩旭亮,段文洋,马山,许国春. 船舶力学. 2016(Z1)
[6]深水半潜式平台聚酯缆张紧式系泊研究[J]. 姜钧喆,陈新权. 中国海洋平台. 2015(06)
[7]深海半潜式平台的水动力及系泊系统时域耦合分析[J]. 王玮,刘小飞,祝庆斌. 中国海洋平台. 2015(06)
[8]缆绳非线性刚度对深海系泊系统的影响[J]. 丁海建,钱佳煜,陶俊. 船舶工程. 2015(04)
[9]利用ANSYS瞬态分析直接进行结构静-动力分析的一种方法[J]. 蒋新新,李建波,林皋,刘俊,周小侃. 计算机应用. 2014(S1)
[10]超深水混合缆绷紧式系泊系统非线性循环动力分析[J]. 连宇顺,刘海笑,黄维. 海洋工程. 2013(03)
博士论文
[1]深海系泊系统松弛—张紧过程缆绳的冲击张力研究[D]. 张素侠.天津大学 2008
硕士论文
[1]深水半潜式平台张紧式系泊性能研究[D]. 赵战华.中国海洋大学 2011
[2]深水系泊缆绳冲击载荷实验研究[D]. 曹阳.天津大学 2009
[3]半潜式平台系泊系统型式及其动力特性研究[D]. 童波.上海交通大学 2009
本文编号：2981232
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 系泊系统的发展
1.3 系泊系统张力特性研究现状
1.3.1 多组分系泊线的非线性特性
1.3.2 系泊系统浮体耦合运动引起的系泊线张力
1.3.3 系泊线松弛-张紧过程冲击张力
1.4 本文主要工作
2 系泊线运动响应计算理论
2.1 静力分析法
2.2 准静力分析法
2.3 动力分析法
2.3.1 集中质量法
2.3.2 有限元法
2.4 本章小结
3 系泊线运动响应有限元计算
3.1 有限元模型建立
3.1.1 单元选取与单元划分
3.1.2 系泊线预张力与边界约束
3.2 系泊线运动响应求解方法
3.2.1 系泊线水动力求解
3.2.2 系泊线动刚度求解
3.2.3 大变形与应力刚化
3.3 数值模型验证
3.4 本章小结
4 冲击荷载模拟
4.1 系泊线参数及工况设置
4.2 松弛-张紧过程
4.2.1 动张力随激励频率变化
4.2.2 动张力随激励幅值变化
4.3 初始预张力变化
4.4 系泊线弹性模量改变
4.4.1 动张力随激励频率变化
4.4.2 动张力随激励幅值变化
4.4.3 动张力随弹性模量变化
4.5 系泊线截面直径改变
4.6 系泊线绳长改变
4.7 本章小结
5 松弛-张紧运动特性影响分析
5.1 量纲分析与无量纲化
5.2 松弛-张紧临界曲线
5.3 计算结果无量纲化
5.4 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2016年世界能源供需情况分析与未来展望——基于《BP世界能源统计年鉴》与《BP世界能源展望》[J]. 代晓东,王余宝,毕晓光,路用瑞,梁继航,郭文玉. 天然气与石油. 2017(06)
[2]绷紧式系泊缆冲击张力特性研究[J]. 张火明,谢卓,方贵盛,孔令滨. 海洋工程. 2017(05)
[3]聚酯缆在深水系泊系统中的应用[J]. 冯丽梅. 海洋工程装备与技术. 2016(05)
[4]聚酯系缆损伤对绷紧式系泊系统动力响应影响的数值分析[J]. 崔华,刘海笑,连宇顺. 海洋工程. 2016(04)
[5]系泊Spar平台波浪中耦合运动的数值模拟及模型试验[J]. 韩旭亮,段文洋,马山,许国春. 船舶力学. 2016(Z1)
[6]深水半潜式平台聚酯缆张紧式系泊研究[J]. 姜钧喆,陈新权. 中国海洋平台. 2015(06)
[7]深海半潜式平台的水动力及系泊系统时域耦合分析[J]. 王玮,刘小飞,祝庆斌. 中国海洋平台. 2015(06)
[8]缆绳非线性刚度对深海系泊系统的影响[J]. 丁海建,钱佳煜,陶俊. 船舶工程. 2015(04)
[9]利用ANSYS瞬态分析直接进行结构静-动力分析的一种方法[J]. 蒋新新,李建波,林皋,刘俊,周小侃. 计算机应用. 2014(S1)
[10]超深水混合缆绷紧式系泊系统非线性循环动力分析[J]. 连宇顺,刘海笑,黄维. 海洋工程. 2013(03)
博士论文
[1]深海系泊系统松弛—张紧过程缆绳的冲击张力研究[D]. 张素侠.天津大学 2008
硕士论文
[1]深水半潜式平台张紧式系泊性能研究[D]. 赵战华.中国海洋大学 2011
[2]深水系泊缆绳冲击载荷实验研究[D]. 曹阳.天津大学 2009
[3]半潜式平台系泊系统型式及其动力特性研究[D]. 童波.上海交通大学 2009
本文编号：2981232
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