环境载荷下浮吊动态特性分析

发布时间：2017-03-27 12:04

  本文关键词：环境载荷下浮吊动态特性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着海洋事业的迅速发展,浮吊作为海洋工程不可缺少的装备,面临着需求量增多、载重量加大、运行速度加快等诸多挑战。浮吊在复杂的海洋环境中工作时,由于受到海浪载荷、风载荷等外部环境载荷的影响,会引起重船船体和吊重的耦合运动。起重船船体的运动不但会影响船上工作人员的正常工作,也会损坏船上的设备,严重情况下还会使船体侧翻引发重大事故；吊重的大范围运动不但会损坏货物,还会威胁船上人员的生命安全。所以研究环境载荷下浮吊的动态特性,对浮吊船的设计和操作具有很重要的意义。本文在前人研究的基础上继续深入,主要研究内容如下：1.建立吊物系统动力学方程,运用数值分析法研究吊重摆动特性。2.计算了波浪力,风载荷,流体静力,流体动力,锚泊作用力等外部环境载荷。3.建立浮吊的虚拟样机模型,模型中考虑吊臂和钢丝绳的柔性,对比数值仿真和虚拟样机模型仿真结果。4.仿真浮吊的动态特性,分别得到了吊重质量、吊臂仰角、绳索长度、吊臂柔性、风载荷、浪向角、不同海况等因素对浮吊动态特性的影响,重点研究了不同海况和不同频率下吊重的摆动特性,利用相图、频谱图、轨迹投影的方法在时域和频域内分别对吊重摆动特性进行分析；最后仿真典型工况下浮吊的动态特性,分析了各个工况下运动速度和加速度对浮吊动态特性的影响。
【关键词】：浮吊 虚拟样机 环境载荷 动态特性
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P75
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 浮吊概况10-13
• 1.2 课题研究意义13
• 1.3 国内外研究现状13-17
• 1.3.1 吊物系统的研究现状14-15
• 1.3.2 浮吊船体运动的研究现状15
• 1.3.3 虚拟样机技术和多体动力学理论介绍15-17
• 1.4 论文主要研究内容17-18
• 2 吊物系统动力学分析18-29
• 2.1 吊物系统动力学模型18-23
• 2.2 系统动态响应分析23-26
• 2.2.1 绳长对吊重摆动的影响23-24
• 2.2.2 激励频率对吊重摆动的影响24
• 2.2.3 起升和降落速度对吊重摆动的影响24-25
• 2.2.4 面内角与面外角的相互影响25-26
• 2.3 系统混沌振动分析26-29
• 2.3.1 混沌振动介绍26-27
• 2.3.2 系统混沌振动判定27-29
• 3 桅杆式浮吊虚拟样机模型的建立29-39
• 3.1 模型概述29-30
• 3.2 刚性体部分建模30
• 3.3 柔性体部分建模30-37
• 3.3.1 钢丝绳模型30-34
• 3.3.2 柔性吊臂模型34-37
• 3.4 虚拟样机模型与数学模型的比较37-39
• 4 环境载荷计算39-47
• 4.1 波浪干扰力39-42
• 4.2 静水作用力42-43
• 4.3 流体粘滞曳力43
• 4.4 锚泊系统对船舶的恢复力43-44
• 4.5 风干扰力及力矩44-47
• 5 不同系统参数下浮吊动态特性的仿真分析47-65
• 5.1 浮吊参数对系统动态特性的影响47-51
• 5.1.1 不同吊重质量对船体动态特性的影响47-48
• 5.1.2 不同吊臂仰角对浮吊动态特性的影响48-49
• 5.1.3 不同吊索长度对浮吊动态特性的影响49-50
• 5.1.4 吊臂柔性对吊重和浮吊的动态响应的影响50-51
• 5.2 外界激励参数对系统动态特性的影响51-65
• 5.2.1 风载荷对吊重和船体运动的影响51-53
• 5.2.2 不同浪向角对浮吊动态特性的影响53-55
• 5.2.3 不同海况环境中,浮吊的动态特性55-59
• 5.2.4 外部激励频率对吊重摆动的影响59-65
• 6 典型作业工况下浮吊的动态特性仿真分析65-74
• 6.1 起升工况下,浮吊的动态响应分析65-67
• 6.1.1 起升加速度对吊重摆动的影响65-66
• 6.1.2 起升速度对浮吊动态特性的影响66-67
• 6.2 变幅运动对浮吊动态特性的影响67-68
• 6.2.1 变幅加速度对吊重摆动的影响67
• 6.2.2 变幅速度对浮吊动态特性的影响67-68
• 6.3 回转运动对吊重摆动和船体运动的影响68-71
• 6.3.1 回转加速度对吊重摆动的影响69
• 6.3.2 回转速度对浮吊动态特性的影响69-71
• 6.4 下降工况下,浮吊的动态响应分析71-74
• 6.4.1 下降加速度对吊重摆动的影响71-72
• 6.4.2 下降速度对浮吊动态特性的影响72-74
• 7 总结与展望74-76
• 7.1 论文总结74
• 7.2 展望74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 个人简历80

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本文编号：270358