自升式海洋平臺動態(tài)效應(yīng)機(jī)理與抑制研究.pdf

1、在對自升式平臺一系列研究工作總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上,對自升式平臺的水動力分析分析方法,結(jié)構(gòu)模型的簡化建立,動態(tài)效應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)行了分析,重點針對描述動態(tài)特性的一個重要指標(biāo):動態(tài)放大因子進(jìn)行了研究,主要包括不同浪向角和海流速度的影響及機(jī)理分析,DAF的抑制方法的實施和探討,樁腿結(jié)頭形式的動態(tài)應(yīng)力和改善方式以及隨機(jī)波浪理論的動態(tài)分析等,具體描述如下。
　　 首先描述了自升式平臺的水動力分析的基本理論、分析方法及計算結(jié)果,結(jié)構(gòu)模型的簡化和模型

2、建立以及樁腿與海床聯(lián)結(jié)的邊界條件的確定和計算對比等。可以看出平臺的前三階模態(tài)為重點關(guān)注模態(tài),其振型分別分別為船艉—船艏平動、左舷—右舷平動和水平方向的扭轉(zhuǎn)。
　　 隨后基于確定性波浪理論中的Stokes五階波浪理論討論了評價動態(tài)效應(yīng)的一個重要指標(biāo):動態(tài)放大因子(DAF),將其產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了較為深入的研究。結(jié)果標(biāo)明,單自由度方法的DAF計算值在周期比λ＞0.6時顯著高于動態(tài)響應(yīng)的DAF計算值,而在λ＜0.6的區(qū)域內(nèi)單自由度方法的計

3、算便不再保守。因此建議在λ＜0.6的區(qū)域采用動態(tài)響應(yīng)DAF方法計算。與單自由度方法的計算結(jié)果進(jìn)行對比的同時,分析了其差異的機(jī)理,研究了船體-樁腿聯(lián)結(jié)剛度的重要作用和意義,并通過增加結(jié)構(gòu)整體剛度的方法達(dá)到了抑制DAF的目的。
　　 針對不同浪向角情形下的動態(tài)效應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了分析,各個浪向角情形下DAF隨周期比的變化趨勢基本相同。對于各浪向角而言,平臺結(jié)構(gòu)的總體有效質(zhì)量和有效剛度都是相同的,只是水動力變化趨勢及幅值的不同會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)位移

4、和加速度的差異。當(dāng)水動力和加速度一、二階諧波的相位差較小時會產(chǎn)生疊加效應(yīng),從而導(dǎo)致動態(tài)變化幅值更大,反之會抑制動態(tài)幅值。
　　 重點分析了樁腿結(jié)頭的動態(tài)應(yīng)力和研究了樁腿結(jié)頭的改善方式。證實了附加彎矩值與結(jié)頭間隙成正比,可以通過結(jié)頭間隙而改善樁腿受力。并且樁腿.船體聯(lián)結(jié)處的剛度在結(jié)頭的動態(tài)應(yīng)力分析中起到了重要的作用。由于聯(lián)結(jié)處剛度的增加會導(dǎo)致總體剛度的增加,從而DAF值會減小,導(dǎo)致了動態(tài)應(yīng)力幅值的減小。
　　 從理論上分析

5、了恒定海流會產(chǎn)生動態(tài)效應(yīng)的機(jī)理,推導(dǎo)和分析了一系列的理論公式,然后從平臺的動態(tài)特性入手進(jìn)行數(shù)值分析,并以平臺重心處的位移作為研究對象,比較了不同海流速度對動態(tài)效應(yīng)的影響。包括不同周期下的動態(tài)響應(yīng)曲線,不同流速下的動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)幅值及DAF的分析。
　　 最后基于隨機(jī)波浪理論對結(jié)構(gòu)的動態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了分析,比較了不同時長的計算結(jié)果,確認(rèn)計算獲得穩(wěn)定后再進(jìn)行分析,并將隨機(jī)波浪下計算的DAF與確定性波浪理論結(jié)果進(jìn)行了對比分析,得出了一些有