橫向有限應(yīng)變對(duì)張力腿海洋平臺(tái)渦激振動(dòng)響應(yīng)的影響.pdf

1、張力腿平臺(tái)（Tension Leg Platform）是一種典型的流體和固體相互耦合作用的柔性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)固定平臺(tái)相比，更適合深海環(huán)境。位于海洋環(huán)境的張力腿平臺(tái)受到的載荷是相當(dāng)復(fù)雜的，本文著重考慮在渦旋脫落載荷作用下，橫向有限應(yīng)變對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的影響。 首先，將平臺(tái)本體（甲板，立柱，浮筒）簡(jiǎn)化成一個(gè)頂端集中質(zhì)量，把張力腿簡(jiǎn)化成一根空心的柔性梁結(jié)構(gòu)，并與基礎(chǔ)通過(guò)一扭簧鉸接。然后，根據(jù)前人的研究結(jié)果考慮梁的軸向變形和撓曲變形，但

2、本文根據(jù)深海張力腿平臺(tái)的高柔性和有限變形特點(diǎn)，增加了橫向有限應(yīng)變，并考慮了頂端集中質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的影響，通過(guò)哈密頓原理和合理假設(shè)建立了非線性耦合振動(dòng)方程和邊界條件。利用有限差分法對(duì)運(yùn)動(dòng)方程和邊界條件進(jìn)行離散，采用Gear法對(duì)離散后的運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值求解。 本文研究了張力腿平臺(tái)的平面結(jié)構(gòu)模型和空間結(jié)構(gòu)模型的渦激振動(dòng)問(wèn)題。在平面結(jié)構(gòu)模型中，比較了橫向有限應(yīng)變?cè)诓煌瑴u旋脫落載荷的作用下對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。在結(jié)構(gòu)固有頻率附近，通過(guò)分析發(fā)

3、現(xiàn)橫向有限應(yīng)變會(huì)產(chǎn)生較大影響。并發(fā)現(xiàn)相對(duì)渦旋脫落頻率，渦旋脫落載荷的振幅影響更大。另外，頂端集中質(zhì)量所做虛功的影響也不可忽略。 在空間結(jié)構(gòu)模型中，采用半經(jīng)驗(yàn)Morison公式模擬流體力的作用，在不同水流流速作用和渦旋脫落載荷共同作用下，比較了橫向有限應(yīng)變對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。結(jié)果表明，橫向有限應(yīng)變對(duì)渦旋脫落載荷作用方向的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響相對(duì)較小，但對(duì)軸向位移和水流方向位移響應(yīng)的影響很大，并通過(guò)功率譜分析發(fā)現(xiàn)，還將改變?cè)械慕Y(jié)構(gòu)振動(dòng)特性。