橫向有限應變對張力腿海洋平臺渦激振動響應的影響.pdf

1、張力腿平臺（Tension Leg Platform）是一種典型的流體和固體相互耦合作用的柔性結構系統(tǒng)，與傳統(tǒng)固定平臺相比，更適合深海環(huán)境。位于海洋環(huán)境的張力腿平臺受到的載荷是相當復雜的，本文著重考慮在渦旋脫落載荷作用下，橫向有限應變對結構振動響應的影響。 首先，將平臺本體（甲板，立柱，浮筒）簡化成一個頂端集中質量，把張力腿簡化成一根空心的柔性梁結構，并與基礎通過一扭簧鉸接。然后，根據(jù)前人的研究結果考慮梁的軸向變形和撓曲變形，但

2、本文根據(jù)深海張力腿平臺的高柔性和有限變形特點，增加了橫向有限應變，并考慮了頂端集中質量對結構動力學的影響，通過哈密頓原理和合理假設建立了非線性耦合振動方程和邊界條件。利用有限差分法對運動方程和邊界條件進行離散，采用Gear法對離散后的運動方程進行數(shù)值求解。 本文研究了張力腿平臺的平面結構模型和空間結構模型的渦激振動問題。在平面結構模型中，比較了橫向有限應變在不同渦旋脫落載荷的作用下對結構響應的影響。在結構固有頻率附近，通過分析發(fā)

3、現(xiàn)橫向有限應變會產生較大影響。并發(fā)現(xiàn)相對渦旋脫落頻率，渦旋脫落載荷的振幅影響更大。另外，頂端集中質量所做虛功的影響也不可忽略。 在空間結構模型中，采用半經驗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，比較了橫向有限應變對結構響應的影響。結果表明，橫向有限應變對渦旋脫落載荷作用方向的結構響應影響相對較小，但對軸向位移和水流方向位移響應的影響很大，并通過功率譜分析發(fā)現(xiàn)，還將改變原有的結構振動特性。