海洋平台的动力特性与主动控制

发布时间：2020-12-29 00:46

　　随着人类对资源的需求越来越大，陆地资源的开采已经不能满足人类发展的需要。因此，在科技高度发达和工业制造日益强大的今天，人们已经将目光转向更加广袤、资源更为丰富的海洋。海洋平台作为开发海洋石油天然气资源的基础性设施，集海上生产、生活诸多功能于一体，其安全性和重要性不言而喻。但是由于海洋平台所处的工作环境非常恶劣，长期受到风、浪、流、潮等多种载荷的作用，一方面会因此产生持续的振动，给工作人员带来不适感，并且影响平台上机器设备的正常运行；另一方面平台的振动会降低结构构件的可靠度，导致平台的疲劳破坏。因此，对海洋平台动力特性及振动控制的研究具有重要的价值和意义。海洋结构物一般可以分为固定式和移动式两大类。固定式平台是一类依靠桩柱、扩大基脚等结构型式固结在海底的平台，根据其支承方式又可分为桩基式平台和重力式平台两种。移动式平台是一类为适应勘探、施工、维修等海上作业，需从一个钻井地点更换到另一个钻井地点而发展起来的平台，根据其支承方式又可分为浮动式平台和着底式平台两种。顺应式结构是移动式平台中的一类具有一定柔性的结构，通常既能固定在深水中，又具有可移性，此类结构所受外力大部分由惯性力消耗，水平运动... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 海洋平台分类
    1.3 动力学建模
        1.3.1 平台结构模型
        1.3.2 流体-结构和桩-土相互作用
    1.4 主动控制
    1.5 本文内容
第二章 顺应式海洋平台的动力学建模与动力特性
    2.1 引言
    2.2 动力学建模
        2.2.1 动力学方程
        2.2.2 分布外载
        2.2.3 波浪理论
    2.3 数值求解
        2.3.1 有限差分法
        2.3.2 控制方程离散化
        2.3.3 Runge-Kutta法求解
        2.3.4 静水条件下的自由振动
            2.3.4.1 模型对比验证
            2.3.4.2 静水无阻尼自由振动
            2.3.4.3 静水有阻尼自由振动
        2.3.5 波浪作用下的受迫振动
            2.3.5.1 线性模型固有频率
            2.3.5.2 两种波理论下的受迫振动
    2.4 本章小结
第三章 顺应式海洋平台的振动主动控制
    3.1 引言
    3.2 动力学建模
    3.3 TMD主动控制设计
    3.4 数值仿真
    3.5 本章小结
第四章 半潜式平台的疲劳可靠性谱分析
    4.1 引言
    4.2 有限元建模与模态分析
        4.2.1 平台模型
        4.2.2 平台模态分析
        4.2.3 平台结构关键节点的确定
    4.3 波浪力谱
        4.3.1 波浪谱
        4.3.2 波浪理论
        4.3.3 Morison波浪力谱
    4.4 平台关键节点随机响应谱分析
        4.4.1 频域分析中的随机响应
        4.4.2 随机响应谱计算
        4.4.3 随机响应计算结果
    4.5 平台关键节点疲劳寿命和可靠性指标
        4.5.1 疲劳累积损伤模型
        4.5.2 疲劳寿命公式和疲劳可靠性指标
        4.5.3 随机响应应力方差计算
        4.5.4 平台疲劳可靠性指标
    4.6 本章小结
第五章 半潜式平台的动力定位控制
    5.1 引言
    5.2 动力学建模
        5.2.1 低频运动模型
        5.2.2 高频运动模型
        5.2.3 推力器模型
    5.3 控制律设计
    5.4 Kalman滤波
    5.5 数值仿真
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文



本文编号：2944673