桁架式结构物入水运动响应研究
发布时间：2021-08-24 17:06
为实现在深海恶劣海洋环境条件下开展海上吊装工程作业,通过数值仿真和安全评估是进行海洋工程作业的前提。对于复杂的桁架式结构物入水通过飞溅区域时运动响应计算一直还没有被广泛研究,特别是起重船运动对于结构物的运动的影响问题研究更加不足。为此,本文以中国首艘作业水深达3000米的多功能深水工程船海洋石油286深水工程船以及深水设备桁架式保护罩为研究对象,着重开展了海洋吊装工程作业时结构物入水时的模型实验与数值仿真相结合的研究,完成了以下工作:以海洋石油286深水工程船作为研究设备,并以深水桁架式保护罩设备为研究对象,对在波浪环境下入水过程的结构物建立了运动学与动力学数学模型。对结构物入水理论的相关知识进行总结研究,建立了船舶运动学模型以及动力定位模型;引入细长杆模型,提出了通过对细长杆模型的动力计算来实现对结构物的运动受力进行分析,将复杂桁架式结构物在入水过程中的动力计算问题转换为简单杆件模型的动力计算问题。设计并进行了结构物入水模型实验,为了准确测得结构物的附加质量系数、阻尼系数与入水时砰击力系数,根据相似准则及物理量换算标准设计了结构物单摆实验、水下拖曳实验与静水入水砰击实验;为了研究结构...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
2海洋石油286多功能深水工程船海上作业图
海洋石油２８６深水工程船作为中国第一艘作业能力达３０００米水深的世界顶级技术??难度的海洋工程船舶，是专门设计制造用来开发和利用深海油气资源的高性能船舶，位??居世界的先进水平，能够适应多种气候条件进行安全工程作业。如图１．２所示为多功能??深水工程船海洋石油２８６深水工程船海上作业情形。??图１．２海洋石油２８６多功能深水工程船海上作业图?????■?．?．?＇??图１．３海洋石油２８６多功能深水工程船４００Ｔ吊机图??如图１．?３所示为“海洋石油２８６”配备的最为重要的深水设备之一是４００吨吊机，??该吊机在国内同类设备中处于领先水平Ｗ。正因为有着如此强大的起吊设备，海洋石油??２８６深水工程船承担了很多海洋工程作业，尤其是水下设备安装以及深水作业项目。然??而海上作业环境一般都比较复杂，在作业时作业船舶在风、浪、流的联合作用下可能会??做大幅度不规则的摇荡运动，并带动被吊结构物随船体产生剧烈的摇荡运动，很不利于??海洋工程作业的安全进行。??１．１．２研究意义??在实际的海洋环境中，风浪作用不仅会造成设备的吊装精度降低，甚至还会导致船??２??
??体与结构物发生碰撞，严重时还会威胁到人员的人身安全，如图１．４所示为操作不当导??致发生吊装作业事故。尤其是在结构物入水的过程中，结构物的运动将变得更加复杂。??因此对于入水过程中的结构物系统的动力响应进行分析以及吊索的受力监测和研宄，对??保证海上吊装作业的成功具有重要的意义。在吊装作业过程中，入水过程是结构物受力??最为复杂，吊索拉力变化最为剧烈，其中飞溉区对于结构物的运动及受力会产生剧烈的??影响，飞溅区内结构物所受的力均为强非线性力，准确预测计算结构物所受到的外力对??吊装作业的效率、安全性以及工程上的经济性都有着十分重要的作用。??賢Ｕ??图１．４吊装作业事故??在工程作业中，由于桁架是由细长杆组成的具有三角形单元的平面或空间结构，因??为是刚性连接，所以桁架杆件基本上只承受轴向力的作用，这种特性使得桁架式结构可??以充分利用材料的强度
【参考文献】：
期刊论文
[1]细长体高速入水过程压力特性试验研究[J]. 时素果,杨晓光,王亚东,刘乐华. 应用力学学报. 2018(02)
[2]“海洋石油286”船三级动力定位系统配置分析[J]. 李严,李素美,刘苏粤. 广东造船. 2017(03)
[3]水下设备悬垂法安装动力定位耦合数值模拟[J]. 孙丽萍,朱枭猛,艾尚茂,李彬. 哈尔滨工程大学学报. 2017(11)
[4]“海洋石油286”总体性能设计[J]. 罗良,桂满海,魏静. 船舶与海洋工程. 2016(01)
[5]基于DNV规范的结构物吊装入水简化算法及其适用性分析[J]. 陈勇,石锦坤,王勇,宋春娜,杨盛. 中国海上油气. 2014(S1)
[6]全球海洋资源开发现状和趋势综述[J]. 李军,袁伶俐. 国土资源情报. 2013(12)
[7]基于数值波浪水池的波浪中船舶水动力计算[J]. 方昭昭,朱仁传,缪国平,杨雄辉. 水动力学研究与进展A辑. 2012(05)
[8]波浪中船体与液舱晃荡耦合运动的时域数值计算[J]. 洪亮,朱仁传,缪国平,范菊,李裕龙. 哈尔滨工程大学学报. 2012(05)
[9]二维楔形体砰击载荷研究[J]. 张于维,王志东,晋文菊,丛文超. 中国舰船研究. 2010(03)
[10]舰船砰击载荷及结构动响应研究综述[J]. 骆寒冰,徐慧,余建星,万正权. 船舶力学. 2010(04)
硕士论文
[1]艏外飘型船舶入水砰击的二维SPH模拟[D]. 胥飞.上海交通大学 2013
[2]海上浮体二阶波浪力计算[D]. 韩鑫.武汉理工大学 2012
[3]船底结构砰击时的水弹性分析[D]. 朱加刚.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3360387
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
2海洋石油286多功能深水工程船海上作业图
海洋石油２８６深水工程船作为中国第一艘作业能力达３０００米水深的世界顶级技术??难度的海洋工程船舶，是专门设计制造用来开发和利用深海油气资源的高性能船舶，位??居世界的先进水平，能够适应多种气候条件进行安全工程作业。如图１．２所示为多功能??深水工程船海洋石油２８６深水工程船海上作业情形。??图１．２海洋石油２８６多功能深水工程船海上作业图?????■?．?．?＇??图１．３海洋石油２８６多功能深水工程船４００Ｔ吊机图??如图１．?３所示为“海洋石油２８６”配备的最为重要的深水设备之一是４００吨吊机，??该吊机在国内同类设备中处于领先水平Ｗ。正因为有着如此强大的起吊设备，海洋石油??２８６深水工程船承担了很多海洋工程作业，尤其是水下设备安装以及深水作业项目。然??而海上作业环境一般都比较复杂，在作业时作业船舶在风、浪、流的联合作用下可能会??做大幅度不规则的摇荡运动，并带动被吊结构物随船体产生剧烈的摇荡运动，很不利于??海洋工程作业的安全进行。??１．１．２研究意义??在实际的海洋环境中，风浪作用不仅会造成设备的吊装精度降低，甚至还会导致船??２??
??体与结构物发生碰撞，严重时还会威胁到人员的人身安全，如图１．４所示为操作不当导??致发生吊装作业事故。尤其是在结构物入水的过程中，结构物的运动将变得更加复杂。??因此对于入水过程中的结构物系统的动力响应进行分析以及吊索的受力监测和研宄，对??保证海上吊装作业的成功具有重要的意义。在吊装作业过程中，入水过程是结构物受力??最为复杂，吊索拉力变化最为剧烈，其中飞溉区对于结构物的运动及受力会产生剧烈的??影响，飞溅区内结构物所受的力均为强非线性力，准确预测计算结构物所受到的外力对??吊装作业的效率、安全性以及工程上的经济性都有着十分重要的作用。??賢Ｕ??图１．４吊装作业事故??在工程作业中，由于桁架是由细长杆组成的具有三角形单元的平面或空间结构，因??为是刚性连接，所以桁架杆件基本上只承受轴向力的作用，这种特性使得桁架式结构可??以充分利用材料的强度
【参考文献】：
期刊论文
[1]细长体高速入水过程压力特性试验研究[J]. 时素果,杨晓光,王亚东,刘乐华. 应用力学学报. 2018(02)
[2]“海洋石油286”船三级动力定位系统配置分析[J]. 李严,李素美,刘苏粤. 广东造船. 2017(03)
[3]水下设备悬垂法安装动力定位耦合数值模拟[J]. 孙丽萍,朱枭猛,艾尚茂,李彬. 哈尔滨工程大学学报. 2017(11)
[4]“海洋石油286”总体性能设计[J]. 罗良,桂满海,魏静. 船舶与海洋工程. 2016(01)
[5]基于DNV规范的结构物吊装入水简化算法及其适用性分析[J]. 陈勇,石锦坤,王勇,宋春娜,杨盛. 中国海上油气. 2014(S1)
[6]全球海洋资源开发现状和趋势综述[J]. 李军,袁伶俐. 国土资源情报. 2013(12)
[7]基于数值波浪水池的波浪中船舶水动力计算[J]. 方昭昭,朱仁传,缪国平,杨雄辉. 水动力学研究与进展A辑. 2012(05)
[8]波浪中船体与液舱晃荡耦合运动的时域数值计算[J]. 洪亮,朱仁传,缪国平,范菊,李裕龙. 哈尔滨工程大学学报. 2012(05)
[9]二维楔形体砰击载荷研究[J]. 张于维,王志东,晋文菊,丛文超. 中国舰船研究. 2010(03)
[10]舰船砰击载荷及结构动响应研究综述[J]. 骆寒冰,徐慧,余建星,万正权. 船舶力学. 2010(04)
硕士论文
[1]艏外飘型船舶入水砰击的二维SPH模拟[D]. 胥飞.上海交通大学 2013
[2]海上浮体二阶波浪力计算[D]. 韩鑫.武汉理工大学 2012
[3]船底结构砰击时的水弹性分析[D]. 朱加刚.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3360387
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