横向有限应变对张力腿海洋平台涡激振动响应的影响

发布时间：2022-12-23 06:36

　　张力腿平台（Tension Leg Platform）是一种典型的流体和固体相互耦合作用的柔性结构系统，与传统固定平台相比，更适合深海环境。位于海洋环境的张力腿平台受到的载荷是相当复杂的，本文着重考虑在涡旋脱落载荷作用下，横向有限应变对结构振动响应的影响。 首先，将平台本体（甲板，立柱，浮筒）简化成一个顶端集中质量，把张力腿简化成一根空心的柔性梁结构，并与基础通过一扭簧铰接。然后，根据前人的研究结果考虑梁的轴向变形和挠曲变形，但本文根据深海张力腿平台的高柔性和有限变形特点，增加了横向有限应变，并考虑了顶端集中质量对结构动力学的影响，通过哈密顿原理和合理假设建立了非线性耦合振动方程和边界条件。利用有限差分法对运动方程和边界条件进行离散，采用Gear法对离散后的运动方程进行数值求解。 本文研究了张力腿平台的平面结构模型和空间结构模型的涡激振动问题。在平面结构模型中，比较了横向有限应变在不同涡旋脱落载荷的作用下对结构响应的影响。在结构固有频率附近，通过分析发现横向有限应变会产生较大影响。并发现相对涡旋脱落频率，涡旋脱落载荷的振幅影响... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 张力腿平台结构
    1.3 涡激振动及研究状况
        1.3.1 涡旋脱落的形成
        1.3.2 涡激振动研究状况
            1.3.2.1 尾流与结构的耦合振动模型
            1.3.2.2 基于实验的力学系数法
            1.3.2.3 实验数据与流体动力学
        1.3.3 其他的研究
    1.4 本文研究内容
2 平面结构振动
    2.1 引言
    2.2 推导结构运动方程
        2.2.1 模型建立与前提假设
        2.2.2 位移、应变和应力
        2.2.3 结构动能与势能
        2.2.4 运动方程与边界条件
    2.3 有限差分法与数值处理
    2.4 结构受力
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 结构参数
        2.5.2 涡旋脱落频率对结构的影响
        2.5.3 涡旋脱落载荷振幅对结构的影响
        2.5.4 顶端集中质量对结构的影响
        2.5.5 结构功率谱分析
    2.6 本章小结
3 空间结构振动
    3.1 引言
    3.2 推导结构运动方程
        3.2.1 模型建立及前提假设
        3.2.2 位移、应变和应力
        3.2.3 结构动能与势能
        3.2.4 运动方程与边界条件
    3.3 有限差分法与数值处理
    3.4 结构受力
    3.5 结果与讨论
        3.5.1 结构参数
        3.5.2 位移响应分析
        3.5.3 结构功率谱分析
    3.6 本章小结
4 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
致谢
附录
参考文献



本文编号：3724914