深海顶张力立管非线性振动特性研究

发布时间：2017-12-25 13:49

  本文关键词：深海顶张力立管非线性振动特性研究　出处：《天津大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 深海顶张式立管 非线性振动 多尺度法 涡激振动 参激共振

【摘要】：深海立管是海洋油气开发中的关键结构。本文研究深海顶张力立管（TTRs）的涡激振动、参激振动和涡激-参激耦合振动响应特性，对于发展深海立管的理论和技术，具有较重要的理论与工程意义。 本文考虑立管顶部所受张力和几何非线性因素的影响，考虑立管的几何非线性、涡激力及参激力，建立立管的振动微分方程。将系统视为弱非线性系统，采用非线性解析方法—多尺度法进行理论求解。首先，仅考虑外激励为简谐的涡激升力，选取一阶主共振和二阶主共振两种情况进行求解，研究立管非线性涡激振动的响应特征；其次，仅考虑顶部浮体产生的参数激励，将立管上端部简化为简谐运动的动边界条件，选取一阶参激共振和二阶参激共振两种情况，研究立管发生非线性参激共振时的响应特征；最后，，同时考虑涡激、参激两种激励，建立参—涡非线性耦合振动系统，选取一阶参数共振情况，分别考虑涡激频率接近和远离立管横向固有频率两种情形，研究耦合系统的非线性振动响应特征。 分析研究结果表明，仅考虑涡激振动时，立管振动的响应频率均以外激频率为主，且发生一阶涡激主共振时，立管响应最大；仅考虑参数振动时，参数激励引起明显的一阶亚谐振动，且发生一阶参数共振时立管响应较大；同时考虑涡激振动和参激振动时，立管振动响应较非耦合系统有明显增大且频率成分复杂，包括亚谐波、分数谐波等。综合研究结果表明，在深海立管的实际设计应用中，应充分考虑涡激参激联合作用下立管的振动响应，避免涡激共振与参激共振同时发生，保证立管安全工作。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P742

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本文编号：1333094