基于绝对节点坐标法的钢悬链立管动力分析

发布时间：2021-09-03 03:36

　　深水钢悬链立管是海洋工程开发中经常用到的结构,其良好的动力学性能对海洋油气开发的安全运行至关重要。绝对节点坐标法在结构大变形的非线性动力学领域有着广泛的应用前景,建立绝对节点坐标法力学模型并对深水钢悬链立管进行动力学分析是一个崭新的具有前途的研究领域。本文基于绝对节点坐标法,考虑了钢悬链立管的几何非线性,建立了一种适用于钢悬链立管的三维空间动力响应分析模型,并结合有限元方法编写了计算程序,对深水缓波形钢悬链立管进行了静态分析和时域动力分析。首先,通过连续介质力学推导出立管空间构型和结构变形的表达式,并结合虚功原理推导出单元变形后的运动平衡方程;然后,采用了绝对节点坐标法的三维两节点梁单元的简化模型,考虑了轴向变形和弯曲变形的耦合效应,推导出立管单元的完整切线刚度矩阵、外载荷向量、常数质量矩阵以及边界条件等,并使用Fortran语言进行了程序的编写;然后,使用了增量形式的静力求解算法和非线性时域动力求解算法对相关算例进行计算,证明了有限元程序的正确性;最后,通过对缓波形钢悬链立管进行分析,获得了一些可用于工程参考的结论和规律,同时也说明了该分析模型适用于深水钢悬链立管的动力响应分析。该分... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同平台系统的钢悬链立管通常，在钢悬链立管系统的数值模拟中，要对其进行静力响应分析和动力响应分析

该软件对传统的集中质量法进行改进，每个单元利用三个具有阻尼的无质别来模拟拉伸、弯曲和扭转刚度，如图 1.2 所示。这样以来，集中质量法可以用于立管的力学分析中。集中质量法可以将连续质量体无限自由度转化为有限模型，简化了计算，但是不能精确的描述连续介质的分布状态和变形状态，对构的计算存在缺陷，造成计算冗余。

细长杆模型图

【参考文献】：
期刊论文
[1]深水缓波形立管的非线性动力分析[J]. 李艳,李欣.  中国造船. 2014(02)
[2]基于总体坐标法的大变形锚泊线的静力分析[J]. 马刚,孙丽萍.  哈尔滨工程大学学报. 2014(06)
[3]能量变分法在现代结构分析中的应用[J]. 刘开国.  建筑结构. 2012(12)
[4]海床土刚度对钢悬链线立管触地点动力响应的影响分析[J]. 白兴兰,黄维平,高若沉.  工程力学. 2011(S1)
[5]基于海床吸力和刚度衰减模型的深海钢悬链线立管动力响应分析[J]. 王坤鹏,薛鸿祥,唐文勇.  上海交通大学学报. 2011(04)
[6]关于弹性梁的数学模型[J]. 刘延柱,薛纭.  力学与实践. 2011(01)
[7]深水开发的新型立管系统——钢悬链线立管（SCR）[J]. 黄维平,李华军.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2006(05)
[8]系泊系统的时域仿真及其非线性动力学特性分析[J]. 杜度,张宁,马骋,张纬康.  船舶力学. 2005(04)
[9]大变形柔性梁系统的绝对坐标方法[J]. 李彬,刘锦阳.  上海交通大学学报. 2005(05)
[10]空间弹性曲杆在三维变形中的曲率-位移关系[J]. 陈大鹏,周文伟.  西南交通大学学报. 1997(02)

博士论文
[1]深水柔性构件非线性动力响应研究[D]. 马刚.哈尔滨工程大学 2014
[2]基于绝对节点坐标方法的柔性多体系统动力学研究与应用[D]. 田强.华中科技大学 2009

硕士论文
[1]缓波形钢悬链立管分析与优化设计[D]. 徐莹.哈尔滨工程大学 2016
[2]初始条件下海洋结构动力响应分析方法及试验研究[D]. 秦俊飞.中国海洋大学 2015
[3]基于绝对节点坐标方法的大型空间可展开机构展开过程动力学研究[D]. 侯延保.西安电子科技大学 2014
[4]钢悬链式立管与海床土非线性相互作用研究[D]. 杨超凡.中国海洋大学 2014
[5]深水钢悬链立管的动力分析[D]. 杨冰卡.宁波大学 2014
[6]基于细长杆理论的系泊缆索静力及动力分析方法研究[D]. 王冰.哈尔滨工程大学 2013
[7]水下立管载荷与运动计算分析[D]. 王丹丹.大连理工大学 2006



本文编号：3380322