超大型海上浮體平臺(tái)連接器設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、超大型海上浮體平臺(tái)是立足國(guó)家海洋權(quán)益維護(hù)和深海資源開發(fā)的戰(zhàn)略需求，具有先導(dǎo)性的重大高端海洋工程裝備。它具有結(jié)構(gòu)大尺度、多模塊組合、剛?cè)徇B接、流固耦合等特點(diǎn)，是一個(gè)典型的非線性振子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本文以超大型海上浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)為研究對(duì)象，嘗試將非線性網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)的最新理論應(yīng)用到超大型海上浮體平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)研究。
　　超大型海上浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)是一個(gè)多模塊鏈?zhǔn)酵負(fù)漶詈系牡湫头亲灾握褡泳W(wǎng)絡(luò)。本文基于線性波浪理論、單浮體模塊動(dòng)力學(xué)模型、連接器力學(xué)模型以及錨泊系統(tǒng)

2、力學(xué)模型，構(gòu)建了超大型海上浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)模型。該網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)建模方法具有普適性，能適應(yīng)于各類復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的超大型海洋浮體平臺(tái)，靈活應(yīng)對(duì)各類形式的系泊約束。
　　鑒于浮體模塊間的連接器力學(xué)特性對(duì)浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)的動(dòng)力響應(yīng)具有關(guān)鍵性影響，論文提出并研究了三種新型連接器力學(xué)模型（平行鉸接式彈性連接器模型，交叉鉸接式彈性連接器模型，復(fù)合型彈性連接器模型）。通過數(shù)值仿真分析三種連接器模型下浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)的非線性動(dòng)力響應(yīng)和連接件載荷特性。與線性分析

3、結(jié)果對(duì)比表明，線性分析在動(dòng)力響應(yīng)特性預(yù)報(bào)和載荷評(píng)估上存在失真和誤差，傳統(tǒng)線性分析方法會(huì)嚴(yán)重低估系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)力響應(yīng)和載荷。分析了三種連接器模型對(duì)浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)非線性動(dòng)力響應(yīng)特性的影響以及連接件自身載荷特性，結(jié)果表明復(fù)合型彈性連接器模型能更有效抑制系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，具有良好力學(xué)特性；復(fù)合型連接器模型具有優(yōu)異的載荷特性，有效安全設(shè)計(jì)參數(shù)區(qū)間最為廣闊，結(jié)構(gòu)模型最合理。進(jìn)一步探討了超大型海上浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)行為——網(wǎng)絡(luò)協(xié)同及同步化效應(yīng)。
　

4、　本文嘗試在海洋工程領(lǐng)域介紹一個(gè)全新的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性概念，即基于振幅死亡機(jī)理研究海上浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性問題。針對(duì)兩類關(guān)鍵參數(shù)分析三種連接器模型對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性邊界圖譜的影響。結(jié)果表明復(fù)合型彈性連接器模型下的浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)振幅死亡參數(shù)區(qū)域最大，有效安全的連接件設(shè)計(jì)參數(shù)區(qū)間最廣，系統(tǒng)整體動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定態(tài)也最好，為進(jìn)一步優(yōu)化連接器模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論指引。連接器模型對(duì)海上浮動(dòng)機(jī)場(chǎng)的整體動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性具有重大影響，設(shè)計(jì)有效安全的連接器模型結(jié)構(gòu)對(duì)超大型海上