液压插销式风电安装船锁紧装置动力学分析及优化
发布时间：2022-08-23 23:00
液压插销式风电安装船锁紧装置作为风电安装船的关键部件,作业于海洋环境中,长期承受波浪等随机载荷作用。而随机动载荷的存在,直接威胁到锁紧装置的安全,甚至会引起锁紧装置结构的失稳或局部破坏。本文针对某型液压插销式风电安装船锁紧装置,重点研究了锁紧装置整体的动态特性,并对锁紧装置的环梁结构进行了优化,主要的研究内容如下:（1）基于随机波浪理论和线性波理论,对锁紧装置承受的随机波浪动载荷数学模型进行理论推导,对作用在锁紧装置上波浪动载荷时间历程进行模拟计算。（2）结合锁紧装置结构参数,对锁紧装置进行参数化建模;分析研究锁紧装置的作业原理和作业工况,建立锁紧装置动力学分析数学模型并对模型进行求解。（3）基于动力学理论,对锁紧装置进行模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析;对锁紧装置的固有属性以及在共振时的结构响应和瞬时响应进行计算分析,确保在实际工况下,锁紧装置的动态性能能够满足作业需求。（4）对锁紧装置环梁部件的板材进行优化设计,在满足使用性能的基础上寻找最优的参数组合;并对优化后的锁紧装置整体进行模态分析和谐响应分析检验,确保其动态性能能够满足实际需要。
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究意义与背景
1.2 海上风电安装船锁紧装置发展现状
1.2.1 插销式锁紧装置发展现状
1.2.2 齿条式锁紧装置发展现状
1.3 动力学分析在海洋工程装备上的应用
1.4 论文研究内容及创新点
1.5 本章小结
第二章 作用在锁紧装置上的随机波浪载荷研究
2.1 锁紧装置结构
2.1.1 锁紧装置作业原理
2.1.2 锁紧装置设计参数
2.2 波浪理论
2.2.1 线性波理论
2.2.2 随机波浪理论
2.2.3 莫里森(Morison)方程
2.3 随机波浪载荷分析
2.3.1 传递函数
2.3.2 随机波浪载荷
2.4 作用在锁紧装置上的随机波浪载荷数值模拟
2.4.1 随机波浪的数值模拟
2.4.2 随机波浪载荷计算软件
2.4.3 随机波浪载荷数值模拟
2.5 本章小节
第三章 锁紧装置静力学分析
3.1 锁紧装置作业工况分析
3.1.1 作业工况及载荷分析
3.1.2 载荷计算
3.2 静力学分析
3.2.1 静力分析理论基础
3.2.2 定义材料属性
3.2.3 网格划分
3.2.4 边界条件及载荷施加
3.2.5 锁紧装置静力分析结果
3.3 锁紧装置力学模型
3.3.1 锁紧装置运动微分方程的建立
3.3.2 锁紧装置运动微分方程的求解
3.4 本章小节
第四章 锁紧装置动力学分析
4.1 动力学分析理论
4.1.1 有限元法
4.1.2 ANSYS-Workbench动力学分析模块
4.2 模态分析
4.2.1 模态分析基础
4.2.2 锁紧装置结构固有特性
4.2.3 锁紧装置模态分析
4.3 谐响应分析
4.3.1 谐响应分析基础
4.3.2 锁紧装置谐响应分析
4.4 瞬态动力学分析
4.4.1 瞬态动力学分析基础
4.4.2 锁紧装置的瞬态动力学分析
4.5 本章小结
第五章 锁紧装置环梁的优化设计
5.1 优化设计基础理论
5.1.1 优化设计简述
5.1.2 优化设计的数学模型
5.1.3 ANSYS-Workbench结构优化设计
5.2 锁紧装置环梁的优化设计
5.2.1 参数化建模
5.2.2 环梁优化分析
5.2.3 环梁的优化设计
5.3 优化结果验证
5.3.1 模态验证
5.3.2 优化后锁紧装置的谐响应分析
5.4 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]MARIC设计的1200 t海上风电安装平台“尚和1”号开工[J]. 船舶. 2018(02)
[2]1000 t自升式风电安装船“三航风华”号的研制[J]. 沈火群,汪峥,胡灵斌,卢益峰,黄超. 中国港湾建设. 2017(09)
[3]插销式升降机构与船体连接结构的时域响应分析[J]. 罗晓宁. 广东造船. 2017(04)
[4]海上风电产业大有可为[J]. 徐晓丽,金伟晨. 船舶物资与市场. 2017(03)
[5]海上风电安装船市场探究[J]. 顾翔,王振刚. 船舶物资与市场. 2017(01)
[6]海上风电安装技术及装备发展现状分析[J]. 刘志杰,刘晓宇,孙德平,林成新,冯凯. 船舶工程. 2015(07)
[7]利用波浪谱理论计算我国近岸波浪能方法研究[J]. 王鑫,王兵振,武贺,王静. 海洋通报. 2015(03)
[8]基于随机等价线性化法的悬浮隧道锚索随机振动研究[J]. 苏志彬,孙胜男. 振动与冲击. 2015(04)
[9]岸边起重机结构瞬态动力学分析[J]. 林利芬,肖浩. 机械工程师. 2014(02)
[10]一个求解浅水波方程的时域分段展开算法[J]. 赵潇,杨海天. 计算力学学报. 2013(03)
博士论文
[1]新型深吃水多柱延伸式张力腿平台的概念设计与耦合运动响应分析[D]. 闫功伟.哈尔滨工业大学 2013
[2]复杂环境下的海面实时建模与仿真研究[D]. 李波.华中科技大学 2010
[3]大直径圆柱壳结构动力响应及随机波浪力数值模拟研究[D]. 钱荣.天津大学 2004
硕士论文
[1]风浪联合作用下近海风力机动力响应分析[D]. 渠江曼.华北电力大学 2018
[2]自升式海洋平台振动分析及实验研究[D]. 李可.江苏科技大学 2016
[3]基于海水和海床流固耦合效应及卫星遥感图像的地形反演[D]. 李济然.湖南大学 2016
[4]自升式钻井平台升降锁紧装置的设计与分析[D]. 赵超.东北石油大学 2015
[5]自升式钻井平台升桩动力学研究[D]. 曾莲.西南石油大学 2014
[6]自升式钻井平台升降锁紧系统的虚拟样机研究[D]. 赵尔康.华中科技大学 2014
[7]波浪的数值模拟及其流场结构分析[D]. 余勇飞.哈尔滨工业大学 2013
[8]深水自升式平台动力响应分析与结构优化研究[D]. 刘永强.江苏科技大学 2013
[9]数值波浪模拟及其在海洋平台动态特性分析中的应用研究[D]. 杨全.江苏科技大学 2013
[10]随机波浪载荷下海洋平台的振动控制技术研究[D]. 李宁.中国海洋大学 2012
本文编号：3678641
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究意义与背景
1.2 海上风电安装船锁紧装置发展现状
1.2.1 插销式锁紧装置发展现状
1.2.2 齿条式锁紧装置发展现状
1.3 动力学分析在海洋工程装备上的应用
1.4 论文研究内容及创新点
1.5 本章小结
第二章 作用在锁紧装置上的随机波浪载荷研究
2.1 锁紧装置结构
2.1.1 锁紧装置作业原理
2.1.2 锁紧装置设计参数
2.2 波浪理论
2.2.1 线性波理论
2.2.2 随机波浪理论
2.2.3 莫里森(Morison)方程
2.3 随机波浪载荷分析
2.3.1 传递函数
2.3.2 随机波浪载荷
2.4 作用在锁紧装置上的随机波浪载荷数值模拟
2.4.1 随机波浪的数值模拟
2.4.2 随机波浪载荷计算软件
2.4.3 随机波浪载荷数值模拟
2.5 本章小节
第三章 锁紧装置静力学分析
3.1 锁紧装置作业工况分析
3.1.1 作业工况及载荷分析
3.1.2 载荷计算
3.2 静力学分析
3.2.1 静力分析理论基础
3.2.2 定义材料属性
3.2.3 网格划分
3.2.4 边界条件及载荷施加
3.2.5 锁紧装置静力分析结果
3.3 锁紧装置力学模型
3.3.1 锁紧装置运动微分方程的建立
3.3.2 锁紧装置运动微分方程的求解
3.4 本章小节
第四章 锁紧装置动力学分析
4.1 动力学分析理论
4.1.1 有限元法
4.1.2 ANSYS-Workbench动力学分析模块
4.2 模态分析
4.2.1 模态分析基础
4.2.2 锁紧装置结构固有特性
4.2.3 锁紧装置模态分析
4.3 谐响应分析
4.3.1 谐响应分析基础
4.3.2 锁紧装置谐响应分析
4.4 瞬态动力学分析
4.4.1 瞬态动力学分析基础
4.4.2 锁紧装置的瞬态动力学分析
4.5 本章小结
第五章 锁紧装置环梁的优化设计
5.1 优化设计基础理论
5.1.1 优化设计简述
5.1.2 优化设计的数学模型
5.1.3 ANSYS-Workbench结构优化设计
5.2 锁紧装置环梁的优化设计
5.2.1 参数化建模
5.2.2 环梁优化分析
5.2.3 环梁的优化设计
5.3 优化结果验证
5.3.1 模态验证
5.3.2 优化后锁紧装置的谐响应分析
5.4 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]MARIC设计的1200 t海上风电安装平台“尚和1”号开工[J]. 船舶. 2018(02)
[2]1000 t自升式风电安装船“三航风华”号的研制[J]. 沈火群,汪峥,胡灵斌,卢益峰,黄超. 中国港湾建设. 2017(09)
[3]插销式升降机构与船体连接结构的时域响应分析[J]. 罗晓宁. 广东造船. 2017(04)
[4]海上风电产业大有可为[J]. 徐晓丽,金伟晨. 船舶物资与市场. 2017(03)
[5]海上风电安装船市场探究[J]. 顾翔,王振刚. 船舶物资与市场. 2017(01)
[6]海上风电安装技术及装备发展现状分析[J]. 刘志杰,刘晓宇,孙德平,林成新,冯凯. 船舶工程. 2015(07)
[7]利用波浪谱理论计算我国近岸波浪能方法研究[J]. 王鑫,王兵振,武贺,王静. 海洋通报. 2015(03)
[8]基于随机等价线性化法的悬浮隧道锚索随机振动研究[J]. 苏志彬,孙胜男. 振动与冲击. 2015(04)
[9]岸边起重机结构瞬态动力学分析[J]. 林利芬,肖浩. 机械工程师. 2014(02)
[10]一个求解浅水波方程的时域分段展开算法[J]. 赵潇,杨海天. 计算力学学报. 2013(03)
博士论文
[1]新型深吃水多柱延伸式张力腿平台的概念设计与耦合运动响应分析[D]. 闫功伟.哈尔滨工业大学 2013
[2]复杂环境下的海面实时建模与仿真研究[D]. 李波.华中科技大学 2010
[3]大直径圆柱壳结构动力响应及随机波浪力数值模拟研究[D]. 钱荣.天津大学 2004
硕士论文
[1]风浪联合作用下近海风力机动力响应分析[D]. 渠江曼.华北电力大学 2018
[2]自升式海洋平台振动分析及实验研究[D]. 李可.江苏科技大学 2016
[3]基于海水和海床流固耦合效应及卫星遥感图像的地形反演[D]. 李济然.湖南大学 2016
[4]自升式钻井平台升降锁紧装置的设计与分析[D]. 赵超.东北石油大学 2015
[5]自升式钻井平台升桩动力学研究[D]. 曾莲.西南石油大学 2014
[6]自升式钻井平台升降锁紧系统的虚拟样机研究[D]. 赵尔康.华中科技大学 2014
[7]波浪的数值模拟及其流场结构分析[D]. 余勇飞.哈尔滨工业大学 2013
[8]深水自升式平台动力响应分析与结构优化研究[D]. 刘永强.江苏科技大学 2013
[9]数值波浪模拟及其在海洋平台动态特性分析中的应用研究[D]. 杨全.江苏科技大学 2013
[10]随机波浪载荷下海洋平台的振动控制技术研究[D]. 李宁.中国海洋大学 2012
本文编号：3678641
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