海洋平臺相似模型振動控制實驗研究.pdf

1、海洋平臺是海洋資源開發(fā)的基礎(chǔ)性設(shè)施，其所處的環(huán)境惡劣，經(jīng)常會受到風(fēng)、浪、流甚至是冰、地震荷載的聯(lián)合作用。這種長期性的作用會造成海洋平臺的振動，從而會加劇平臺的疲勞破壞，降低系統(tǒng)的可靠度，給生產(chǎn)和生活帶來諸多不利影響。海洋平臺結(jié)構(gòu)受到外界激勵會產(chǎn)生振動，有害的振動會影響工作人員的健康，使設(shè)備和儀器不能正常使用并且會降低結(jié)構(gòu)的使用性能，嚴(yán)重的會導(dǎo)致平臺結(jié)構(gòu)的損壞，造成平臺倒塌的災(zāi)難。因此海洋平臺的振動控制問題已引起海洋工程界的極大關(guān)注，成為

2、技術(shù)人員研究的熱門課題。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目，對海洋平臺相似模型振動控制進(jìn)行了實驗研究，主要內(nèi)容包括以下幾個方面。
　　 第一，以海洋平臺相似模型為基礎(chǔ)，使用ANSYS軟件建立有限元模型，對平臺模型進(jìn)行力學(xué)分析，得出了平臺的模態(tài)頻率、質(zhì)量和振型，為振動控制裝置設(shè)計提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　 第二，根據(jù)二自由度系統(tǒng)簡化模型，分析了ETMD減振系統(tǒng)的減振原理，得出了平臺的動力放大系數(shù)。并以動力放大系數(shù)為研究對象，分析了E

3、TMD減振系統(tǒng)各個參數(shù)對振動控制效果的影響，運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行了參數(shù)分析。
　　 第三，根據(jù)海洋平臺相似模型振動控制的要求，設(shè)計了兩種減振裝置，分別用于垂直方向的振動控制和水平方向的振動控制，并闡述了其工作原理。
　　 第四，對海洋平臺相似模型進(jìn)行動力響應(yīng)分析，研究了平臺模型在地震載荷和波浪載荷作用下，平臺模型的振動響應(yīng)情況。為了研究振動控制裝置對平臺模型的振動控制效果，將設(shè)計好的垂直減振裝置和水平減振裝置放置在平

4、臺模型的頂端，分析了在隨機(jī)波浪載荷、地震波載荷以及正弦波載荷作用下，平臺模型的振動控制效果，并根據(jù)平臺減振效果，得出了振動控制裝置各個參數(shù)的最優(yōu)區(qū)間。
　　 第五，進(jìn)行了平臺相似模型振動實驗，將設(shè)計好的水平減振器放置在平臺模型振動最大的部位，考慮到模型的幾個測點(diǎn)較少，為了測量的準(zhǔn)確性和精度，實驗采用了單輸入單輸出的測量方法。采用激振器產(chǎn)生的正弦載荷進(jìn)行水平激振，用A2208R采集箱進(jìn)行數(shù)據(jù)方面的采集，通過CRAS V6.2的Ad

5、cras數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得模型各測點(diǎn)的加速度、速度和位移響應(yīng)曲線。
　　 第六，分析了平臺模型在有無振動控制裝置時，平臺模型的振動響應(yīng)情況。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，平臺模型減振效果良好，同時研究了減振系統(tǒng)的質(zhì)量比與平臺的振動響應(yīng)關(guān)系。將相似模型的振動控制實驗數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，能較好的吻合，并且對平臺相似模型振動控制實驗中數(shù)據(jù)存在的誤差進(jìn)行了分析。
　　 總之，理論分析、仿真分析和實驗研究表明，設(shè)計的振