基于摇摆柱的海洋平台结构体系振动控制理论与试验研究

发布时间：2017-09-09 16:24

  本文关键词：基于摇摆柱的海洋平台结构体系振动控制理论与试验研究

  更多相关文章： 结构振动控制 基于摇摆柱的海洋平台结构体系 MTMD 粘弹性扇形转角阻尼器 有限元分析 结构模型缩尺试验

【摘要】：海洋平台本身结构的复杂性及所处海洋环境的多变性使得海洋平台结构的振动控制问题变得十分重要。为满足不同灾害作用下平台结构对耐久性及安全性的正常使用要求,本文对施加MTMD的海洋平台进行动力分析,并主要研究新型基于摇摆柱体系的海洋平台结构体系的抗震与抗冰激性能,通过与传统纯钢桁架海洋平台结构比较得出这种新型结构体系的性能特点,并给出合适的设计建议。主要研究工作如下:1.针对JZ20-2海洋平台结构,提出将MTMD施加于海洋平台甲板上进行结构减振的新型措施。在充分了解平台结构特点、动力响应等特点的基础上,选用单向滑动式调谐质量阻尼器(TMD),利用多个调谐质量阻尼器(MTMD)通过并联形式与海洋平台结构相连,进行基于MTMD的海洋平台的参数优化研究。分析结果表明,MTMD对于控制海洋平台的振动反应有一定的抑制作用,但减振幅度有限,鲁棒性较差。2.针对JZ20-2海洋平台结构,提出新型基于摇摆柱的海洋平台结构体系,并对其各项性能做了有限元分析,包括摇摆柱自身质量、刚度等参数的优化。分析结果表明,这种新型摇摆柱结构形式可以对平台结构施加有效的控制,避免导管架变形集中的现象,提高海洋平台在海洋地震及冰激荷载作用下的耗能减振能力,并具有良好的鲁棒性;摇摆柱质量及刚度等参数对结构动力反应有较大影响,可以从分析结果与经济角度考虑,得出合理的优化范围。3.在新型基于摇摆柱的海洋平台结构体系的基础上,对海洋平台与摇摆柱之间的连接杆进行了不同布置方案及具体参数的设计优化工作。结果表明,连接杆对于海洋平台的减振效果有一定的影响,通过结果可以确定连接杆最优刚度及数量的理论值。4.提出一种新型的扇形转角位移阻尼器的形式,将其应用于基于摇摆柱的海洋平台结构体系中。在摇摆结构体系使平台结构各部位位移趋于一致的优势的基础上,还能通过粘弹性阻尼器在铰接点处的耗能原理,进一步消耗转动能量,有效减小海洋平台结构的瞬态动力反应。5.进一步提出基于TMD的海洋平台-摇摆柱结构,与分别施加摇摆柱结构、MTMD的海洋平台进行对比分析,结果表明施加摇摆柱结构和MTMD均可以有效降低平台结构在不同荷载作用下的动力反应,但基于TMD的海洋平台-摇摆柱结构与只施加摇摆柱的海洋平台减振效果相差无几。6.针对JZ20-2平台结构,按照1/10缩尺比例设计制作基于摇摆柱的海洋平台试验模型结构。设计合理的安装方案与加载方式,进行冰激荷载作用下的拟动力试验研究。试验结果进一步证实,摇摆柱对改善平台结构的破坏形态有一定影响,具有良好的减振性能。而且该措施能够使平台层间位移趋于一致,对平台结构的动力反应有较好的控制效果。
【关键词】：结构振动控制 基于摇摆柱的海洋平台结构体系 MTMD 粘弹性扇形转角阻尼器 有限元分析 结构模型缩尺试验
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-27
• 1.1 课题背景13-14
• 1.2 结构振动控制的研究与应用14-21
• 1.2.1 结构振动控制分类14-16
• 1.2.2 被动控制16-18
• 1.2.3 主动控制与半主动控制18-19
• 1.2.4 摇摆墙结构体系的研究与发展19-21
• 1.3 海洋平台结构振动控制的研究与应用21-24
• 1.4 本文选题意义及课题来源24-25
• 1.4.1 本文选题意义24
• 1.4.2 本文课题来源24-25
• 1.5 本文主要研究内容25-27
• 第2章 基于MTMD的海洋平台振动控制研究27-37
• 2.1 引言27-28
• 2.2 海洋平台介绍28-30
• 2.2.1 海洋平台概况28-29
• 2.2.2 海洋平台有限元模型29-30
• 2.3 荷载工况30-31
• 2.3.1 地震作用30-31
• 2.3.2 冰荷载作用31
• 2.4 MTMD减振布置方案31-32
• 2.5 MTMD质量的影响32-33
• 2.6 MTMD阻尼比的影响33-34
• 2.7 TMD个数的影响34-36
• 2.8 本章小结36-37
• 第3章 基于摇摆柱的海洋平台结构体系性能研究37-48
• 3.1 引言37
• 3.2 摇摆柱减振方案及ANSYS有限元模型37-38
• 3.3 摇摆柱体系减振效果初步分析38-40
• 3.3.1 结果分析38-39
• 3.3.2 小结39-40
• 3.4 摇摆柱刚度优化分析40-42
• 3.4.1 天津波作用下的结果分析40-41
• 3.4.2 挤压冰作用下的结果分析41
• 3.4.3 小结41-42
• 3.5 海洋平台-摇摆柱之间刚性连接杆优化分析42-46
• 3.5.1 连接杆刚度优化分析42-43
• 3.5.1.1 天津波作用下的结果分析42-43
• 3.5.1.2 挤压冰作用下的结果分析43
• 3.5.2 连接杆数量的优化分析43-45
• 3.5.2.1 天津波作用下的结果分析44
• 3.5.2.2 挤压冰作用下的结果分析44-45
• 3.5.3 小结45-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第4章 连接杆铰接处安装粘弹性转角阻尼器抗振性能分析48-54
• 4.1 引言48-49
• 4.2 有限元模型49-50
• 4.3 转角阻尼器参数设计50-51
• 4.4 抗振性能分析51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 基于TMD的海洋平台-摇摆柱体系性能研究54-58
• 5.1 引言54
• 5.2 ANSYS有限元模型54-55
• 5.3 不同工况下结果分析55-56
• 5.4 本章小结56-58
• 第6章 基于摇摆柱的海洋平台结构体系试验研究与分析58-75
• 6.1 引言58-59
• 6.2 结构缩尺模型搭建59-62
• 6.2.1 缩尺模型相似比59
• 6.2.2 模型制作59-62
• 6.3 摇摆柱减振方案的仿真分析与设计62-66
• 6.4 基于摇摆柱的海洋平台模型冰激试验方案66-69
• 6.4.1 试验内容66-68
• 6.4.2 荷载工况68-69
• 6.5 试验结果分析69-71
• 6.6 试验仿真分析71-73
• 6.7 本章小结73-75
• 第7章 结论与展望75-78
• 7.1 结论75-77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况83-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：821504