多体超大型浮式结构物连接器的设计及载荷的初步分析

发布时间：2017-08-24 08:45

  本文关键词：多体超大型浮式结构物连接器的设计及载荷的初步分析

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【摘要】：随着陆地资源的不断减少,对海洋资源的开发就成为了国家发展战略的首要内容,由此在海洋工程界就掀起了对超大型浮式结构物研究的新热潮。多体超大型海上浮式结构物(VLFS—Very Large Floating Structure简称VLFS)可用作机场、建造城市、军用海上移动基地、浮式港口等。 本文的研究对象是超大型浮式结构物连接器，主要从概念设计、受力、强度和寿命等方面对其进行了研究。主要包括以下几点: 1.总结和研究了国内外超大型浮式结构的发展现状，借鉴了前人的研究，设计出了一款超大型浮式结构物连接器，给出了连接器的各个部位的连接方式和设计方案；并对设计的连接器进行了初步分析，该连接器的结构简单，同时能够保证超大型浮式结构物的整体性能。 2.使用UG软件，建立了超大型浮式结构物连接器的各个部件的三维模型，并进行了装配，建立了连接器的整体模型，采用有限元软件ANSYS建立了连接器的有限元模型，并对模型在不同的载荷和工况下的刚度进行了计算。分析了在波浪推进、随波浪波动以及在不同载荷工况下的连接器的整体刚度。 3.本文针对多体超大型浮式结构物连接器，利用势流理论对超大型浮式结构物的水动力进行了分析计算；使用HydroD，在随机波下计算了包含5个半潜式模块的超大型浮式结构物多个浪向角下各个半潜式模块的波浪载荷和水动力系数。 4.在Matlab软件中，计算不考虑了半潜式模块之间相互影响的情况，计算超大型浮式结构物连接器在不同浪向角下的载荷和运动响应，并重点讨论了不同半潜模块间的连接器的最大载荷。 5.对连接器的模型在五级海况最危险浪向角下的强度进行了计算，计算结果表明，连接器与浮体的连接部位是连接器的薄弱位置；对其在五级海况下最恶劣载荷对称循环工况下的疲劳寿命进行了计算，给出了连接器模型的疲劳寿命，结果表明，在连接器与浮体的连接点的寿命较小，，与强度计算相符合，在连接器的修改设计时应给予足够的重视。
【关键词】：超大型浮式结构物 连接器 刚性模块柔性连接器模型 强度 疲劳寿命
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U662;P752
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 研究课题的背景与意义10-12
• 1.2 国内外的发展现状12-18
• 1.2.1 国内外超大型浮式结构物及其连接器的发展现状12-16
• 1.2.2 国内外工业连接器发展现状16-18
• 1.3 超大型浮式结构物连接器载荷的研究概况18-21
• 1.4 本文研究方法和研究内容21-23
• 第二章 连接器的概念设计23-40
• 2.1 概述23-24
• 2.2 超大型浮式结构物工况分析24-27
• 2.3 连接器方案介绍27-34
• 2.4 连接器体与半潜模块本体的连接方式设计分析34-36
• 2.5 辅助定位装置36-37
• 2.6 模块连接37-39
• 2.7 小结39-40
• 第三章 多体超大型浮式结构物连接器的载荷分析40-54
• 3.1 随机波浪理论40-43
• 3.1.1 随机波浪的谱特性40-41
• 3.1.2 谱分析法41-43
• 3.2 短期预报理论43
• 3.3 浮体的运动方程43-46
• 3.4 超大型浮式结构物的流体作用力（流体力和回复力）46-50
• 3.5 多体超大型浮式结构物连接器的计算方法50-52
• 3.5.1 坐标系的定义50-51
• 3.5.2 连接器的反作用力51-52
• 3.6 波浪力的计算方法52-53
• 3.7 小结53-54
• 第四章 连接器建模与刚度计算54-66
• 4.1 连接器建模54-58
• 4.1.1 连接器零件建模55-56
• 4.1.2 连接器模型装配56-58
• 4.2 连接器有限元模型58-60
• 4.2.1 模型导入及其网格划分59-60
• 4.2.2 材料属性和边界条件设置60
• 4.3 连接器刚度计算60-65
• 4.3.1 两端铰支边界条件下刚度计算60-62
• 4.3.2 一端固定约束，一端自由边界条件下刚度计算62-65
• 4.4 小结65-66
• 第五章 连接器的强度和寿命计算66-86
• 5.1 超大型浮式结构物半潜式模块组成66-67
• 5.2 单个半潜式模块的水动力系数计算67-68
• 5.3 水动力系数矩阵的组装68-69
• 5.4 刚度系数矩阵的组装.69
• 5.5 连接器载荷计算69-75
• 5.6 连接器强度计算75-78
• 5.6.1 两端铰支边界条件下连接器的应力分析75-77
• 5.6.2 一端固定约束，一端自由边界条件下连接器的应力分析77-78
• 5.7 连接器疲劳寿命计算78-85
• 5.7.1 疲劳载荷79-80
• 5.7.2 分段连续型载荷谱作用下的应力参数和等效应力范围80-81
• 5.7.3 连接器疲劳寿命分析边界设置.81-83
• 5.7.4 两端铰支边界条件下连接器的疲劳寿命分析83-84
• 5.7.5 一端固定约束，一端自由边界条件下连接器的疲劳寿命分析84-85
• 5.8 小结85-86
• 第六章 总结和展望86-88
• 6.1 本文研究内容总结86
• 6.2 研究展望86-88
• 参考文献88-91
• 附录91-115
• 附录 191-115
• 致谢115

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：730333