基于向量式有限元的深水顶张力立管动力响应分析

发布时间：2019-05-24 00:59

【摘要】：向量式有限元法亦称有限质点法是以向量式力学与数值计算为基础的一种结构行为分析的创新性方法。该方法将结构离散为一系列质点的集合,质点间采用单元连接,单元没有质量,只承受内力,质点的运动则直接采用牛顿第二定律来表达,采用中央差分的显式积分法求解质点群各时刻运动方程。首次将该方法应用于顶张力立管的动力行为分析中,采用平面弯曲杆件元模拟质点间的相互作用力,推导了立管质点运动公式,编制相应Matlab求解程序,计算了立管在海流、波浪作用下的动力响应特性并与基于传统有限元法的结果进行了对比分析,表明该方法在立管行为分析中的正确和有效性,并指出了该方法在处理其它立管形式行为分析中的优势。
[Abstract]:Vector finite element method, also known as finite mass method, is an innovative method for structural behavior analysis based on vector mechanics and numerical calculation. In this method, the structure is discretized into a set of a series of particles. The elements are connected by elements, the elements have no mass and only bear internal forces, and the motion of particles is directly expressed by Newton's second law. The explicit integral method of central difference is used to solve the equations of motion of particle group at each time. This method is applied to the dynamic behavior analysis of top tension riser for the first time. The plane bending member element is used to simulate the interaction force between particles, the formula of particle motion of riser is derived, the corresponding Matlab program is compiled, and the current of riser is calculated. The dynamic response characteristics under wave action are compared with those based on the traditional finite element method. The results show that the method is correct and effective in riser behavior analysis. The advantages of this method in dealing with other riser behavior analysis are pointed out.
【作者单位】： 中国海洋大学工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(51279187) 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2013HZ014)
【分类号】：P756.2

【参考文献】

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1 罗尧治;郑延丰;杨超;喻莹;俞锋;张鹏飞;;结构复杂行为分析的有限质点法研究综述[J];工程力学;2014年08期

2 高云;付世晓;宋磊建;;柔性立管涡激振动抑制装置试验研究[J];振动与冲击;2014年14期

3 倪秋斌;段元锋;高博青;;采用向量式有限元的斜拉索振动控制仿真[J];振动工程学报;2014年02期

4 唐友刚;邵卫东;张杰;王丽元;桂龙;;深海顶张力立管参激-涡激耦合振动响应分析[J];工程力学;2013年05期

5 喻莹;罗尧治;;基于有限质点法的结构倒塌破坏研究Ⅰ:基本方法[J];建筑结构学报;2011年11期

6 喻莹;罗尧治;;基于有限质点法的结构倒塌破坏研究Ⅱ:关键问题与数值算例[J];建筑结构学报;2011年11期

7 班自愿;张若京;;悬臂梁大变形的向量式有限元分析[J];计算机辅助工程;2010年04期

8 唐国强;滕斌;吕林;勾莹;张建侨;宋吉宁;;深海柔性立管涡激振动经验模型建立及应用[J];中国海洋平台;2010年03期

9 杨和振;李华军;;Instability Assessment of Deep-Sea Risers Under Parametric Excitation[J];China Ocean Engineering;2009年04期

10 王腾;张修占;朱为全;;平台运动下深水钻井隔水管非线性动力响应研究[J];海洋工程;2008年03期

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1 袁峰;深海管道铺设及在位稳定性分析[D];浙江大学;2013年

【共引文献】

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2 高云;付世晓;熊友明;杨家栋;王盟浩;;剪切来流下柔性圆柱体涡激振动响应试验研究[J];振动与冲击;2016年20期

3 李红艳;朱仁庆;王玲;;剪切流中螺旋侧板抑制柔性立管涡激振动的数值模拟[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2016年05期

4 郑延丰;罗尧治;;基于有限质点法的多尺度精细化分析[J];工程力学;2016年09期

5 李红艳;朱仁庆;;串列双立管涡激振动抑制研究[J];舰船科学技术;2016年17期

6 高云;付世晓;杨家栋;王盟浩;;细长柔性立管涡激振动疲劳损伤分析[J];上海交通大学学报;2016年08期

7 李效民;张林;牛建杰;韩永庆;郭海燕;;基于向量式有限元的深水顶张力立管动力响应分析[J];振动与冲击;2016年11期

8 刘国光;武志玮;刘鑫;;杆系结构鲁棒性应变能敏感度分析及试验[J];振动.测试与诊断;2016年03期

9 王涛;沈锐利;;端点位移激励下斜拉索非线性振动计算方法研究[J];计算力学学报;2016年03期

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【二级参考文献】

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1 Yao-zhi LUO;Chao YANG;;基于向量式混合质点单元薄壳非线性分析方法的膜材褶皱形变模拟研究（英文）[J];Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering);2014年05期

2 Chao YANG;Yan-bin SHEN;Yao-zhi LUO;;一种用于薄膜结构形态分析的新型数值计算方法(英文)[J];Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering);2014年04期

3 曲雪;薛鸿祥;唐文勇;;深海顶张式立管顺流涡激振动响应预报方法[J];振动与冲击;2013年15期

4 喻莹;罗尧治;;基于有限质点法的结构碰撞行为分析[J];工程力学;2013年03期

5 喻莹;许贤;罗尧治;;基于有限质点法的结构动力非线性行为分析[J];工程力学;2012年06期

6 喻莹;罗尧治;;基于有限质点法的结构倒塌破坏研究Ⅰ:基本方法[J];建筑结构学报;2011年11期

7 喻莹;罗尧治;;基于有限质点法的结构倒塌破坏研究Ⅱ:关键问题与数值算例[J];建筑结构学报;2011年11期

8 杨加栋;张晓灵;杜宝银;蒋晓斌;相政乐;;螺旋列板——深水立管涡激振动抑制装置[J];海洋技术;2010年04期

9 喻莹;罗尧治;;基于有限质点法的结构屈曲行为分析[J];工程力学;2009年10期

10 张富文;吕西林;;框架结构不同倒塌模式的数值模拟与分析[J];建筑结构学报;2009年05期

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6 周媛;陈先;梁忠旭;吴则华;;浮筒材料在深水技术开发海洋立管中的应用(英文)[A];第十届中国科协年会论文集（四）[C];2008年

7 孟庆飞;黄维平;;深水钢悬链线立管S形铺设局部分析方法[A];第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年

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8 董永强;深海钢悬链线立管的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2008年

9 陈鹏;集束立管塔的设计和动态分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

10 黄鸿;基于顶张紧式立管干涉分析的多目标优化设计[D];大连理工大学;2010年

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本文编号：2484411