海洋平台摇摆柱结构施加扇形铅粘弹性阻尼器的减振性能试验研究

发布时间：2017-09-26 03:39

  本文关键词：海洋平台摇摆柱结构施加扇形铅粘弹性阻尼器的减振性能试验研究

  更多相关文章： 海洋平台 ANSYS 扇形铅粘弹性阻尼器 滞回性能 冰激荷载 海洋平台-摇摆柱

【摘要】：随着综合国力和经济水平的不断提升,我国对油气资源的需求量日渐增长。海洋资源是当今各国能源发展的重点,国家提出了大力发展蓝色海洋战略计划,这与海上资源开采的重要基础设施-海洋平台是密切相关的。随着近海及海滩油气田的开发,海冰已成为渤海海域油气勘探开发工程结构设计的一种主要控制荷载,本文利用有限元软件ANSYS对JZ20-2北高点井口导管架平台进行仿真分析,通过在海洋平台-摇摆柱结构体系的基础上施加扇形铅粘弹性阻尼器,提升平台结构的抗冰激性能,为海洋平台抗冰振能力的提升提供了一些有价值的参考。本文主要的研究工作如下:1.针对青岛理工大学结构试验室现有的海洋平台-摇摆柱结构1:10缩尺模型,通过ANSYS建立有限元模型,依照海洋平台侧向刚度和结构阻尼进行了扇形铅粘弹性阻尼器的参数设计。仿真结果显示阻尼器的刚度和阻尼系数都是其在冰激荷载作用下减振作用能否发挥最大的关键参数。在摇摆结构可以使海洋平台各部位位移趋于一致的优势的基础上,通过扇形铅粘弹性阻尼器在铰接点处的耗能,可以达到更好的减振效果。2.对3个外形尺寸相同、参数不同的阻尼器试件进行滞回性能试验研究,通过对耗能系数、等效阻尼比等参数的对比得出其减振耗能的影响因素。3.通过ANSYS对3个参数不同的扇形铅粘弹性阻尼器建立有限元模型并进行剪切位移作用下的仿真分析,通过与阻尼器构件的滞回性能试验结果对比,并通过对阻尼器骨架曲线分析,发现其力学模型与双线性模型相似,验证采用双线性等向强化模型(BISO)对该阻尼器模拟的可行性。4.通过在连接杆与摇摆柱铰接点处施加铅粘弹性转角阻尼器的同时降低摇摆柱刚度,对冰激荷载作用下取得相同减振效果的两种平台形式进行经济效益分析,通过施加阻尼器降低了海洋平台-摇摆柱体系的造价,为结构减振提供了经济上的参考。
【关键词】：海洋平台 ANSYS 扇形铅粘弹性阻尼器 滞回性能 冰激荷载 海洋平台-摇摆柱
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.381
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 结构振动控制技术的研究与发展13-19
• 1.2.1 结构振动控制的发展13-16
• 1.2.2 扇形铅粘弹性阻尼器的研究现状16-17
• 1.2.3 摇摆墙结构体系的研究与发展17-19
• 1.3 海洋平台结构振动控制的研究与应用19-22
• 1.4 本文选题意义及课题来源22
• 1.4.1 本文选题意义22
• 1.4.2 本文课题来源22
• 1.5 本文主要研究内容22-24
• 第2章 海洋平台摇摆柱结构施加铅粘弹性阻尼器的减振性能有限元分析24-40
• 2.1 引言24-25
• 2.2 海洋平台介绍25-31
• 2.2.1 海洋平台概况25-26
• 2.2.2 海洋平台结构缩尺模型概况26-29
• 2.2.3 海洋平台摇摆柱结构施加铅粘弹性阻尼器有限元模型29-31
• 2.3 荷载工况31-32
• 2.4 铅粘弹性阻尼器参数设计32-34
• 2.5 冰荷载作用下的减振性能分析34-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第3章 扇形铅粘弹性阻尼器滞回性能试验研究40-58
• 3.1 引言40
• 3.2 试验概况40-46
• 3.2.1 试件尺寸设计及制作方法40-42
• 3.2.2 材性试验42-45
• 3.2.3 试验加载方案45-46
• 3.3 试验结果与分析46-56
• 3.3.1 试验过程与现象46
• 3.3.2 耗能能力与阻尼特性的基本分析原理46-48
• 3.3.3 加载波形对阻尼器耗能能力的影响48-50
• 3.3.4 加载频率与应变幅值对阻尼器耗能能力的影响50-53
• 3.3.5 橡胶硬度对阻尼器耗能能力的影响53-55
• 3.3.6 铅芯直径对阻尼器耗能能力的影响55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第4章 基于ANSYS的扇形铅粘弹性阻尼器滞回性能模拟分析58-68
• 4.1 扇形铅粘弹性阻尼器有限元模型58-61
• 4.1.1 材料单元的选取58
• 4.1.2 材料的本构关系模型58-59
• 4.1.3 有限元模型建立59-60
• 4.1.4 边界条件及加载制度60-61
• 4.2 数值模拟结果分析61-66
• 4.2.1 阻尼器滞回性能分析61-64
• 4.2.2 铅芯直径与数量对阻尼器耗能能力的影响64-65
• 4.2.3 骨架曲线分析65-66
• 4.3 本章小结66-68
• 第5章 海洋平台-摇摆柱体系施加铅粘弹性阻尼器的经济效益分析68-74
• 5.1 引言68
• 5.2 冰荷载工况68-69
• 5.3 改变摇摆柱刚度与施加铅粘弹性阻尼器的经济效益分析69-71
• 5.3.1 摇摆柱刚度变化对海洋平台减振效果的影响69-70
• 5.3.2 经济效益分析70-71
• 5.4 本章小结71-74
• 第6章 结论与展望74-78
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况82-83
• 致谢83

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本文编号：921295