超大型浮體結(jié)構(gòu)水彈性問題研究.pdf

1、超大型浮式結(jié)構(gòu)物的波浪響應(yīng)是一個(gè)典型的水彈性響應(yīng)問題。箱型超大型浮體結(jié)構(gòu)由于其長寬尺度遠(yuǎn)大于其厚度，故其彎曲剛度相對較小，浮體的彈性變形及其結(jié)構(gòu)與流體之間的相互耦合作用必須考慮，因此，必須采用水彈性理論來研究浮體結(jié)構(gòu)的相應(yīng)問題。
　　由于結(jié)構(gòu)尺度巨大及實(shí)驗(yàn)條件所限，通過實(shí)驗(yàn)研究存在較大的難度。所以，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性和易實(shí)現(xiàn)性等方面出發(fā)，進(jìn)行各種理論研究就顯得尤為重要。為此，有必要對超大型浮體結(jié)構(gòu)的水彈性問題進(jìn)行詳細(xì)的理論研究。

2、r>　　本論文具體研究工作如下：
　　研究了有限深水域中，有限長彈性浮板在水波激勵(lì)下的動(dòng)響應(yīng)問題。對于彈性浮板的水波衍射問題，其邊界條件中出現(xiàn)高階偏導(dǎo)數(shù)，并且出現(xiàn)混雜邊值限制。對于混雜邊值問題，Wiener-Hopf求解方法具有許多優(yōu)點(diǎn)，可用于構(gòu)造浮板的水波衍射問題的解析解。采用Wiener-Hopf方法，可將解延拓到整個(gè)復(fù)平面上，兩個(gè)未知的常數(shù)可由板的邊界條件確定。同時(shí)為了使其動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果更接近工程實(shí)際，浮板的控制方程采用Mi

3、ndlin厚板理論描述。所以，基于上述方法和理論構(gòu)建了浮板水彈性問題的解析解。在算例中分析了浮板厚度對動(dòng)響應(yīng)的影響規(guī)律。
　　研究了水深對有限長彈性浮板水波動(dòng)響應(yīng)的影響規(guī)律?；诰€性水波理論和Mindlin厚板動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建了無限深水域表面上有限長浮板的水波響應(yīng)問題的解析解。同時(shí)推導(dǎo)出了含有六個(gè)方程的線性代數(shù)方程組，并給出了透射系數(shù)和反射系數(shù)的解析表達(dá)式。針對幾種入射水波情況，計(jì)算不同水深情況下彈性浮板的水彈性響應(yīng)結(jié)果，并與無限深

4、情況的結(jié)果進(jìn)行了對比，以揭示水深對其水動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律。
　　研究了有限深水域中，有限長彈性浮板在周期外載荷的激勵(lì)下的水彈性響應(yīng)問題。當(dāng)浮體結(jié)構(gòu)上面有動(dòng)力設(shè)備或其它激勵(lì)源激勵(lì)時(shí)，因?yàn)檫@些激勵(lì)會(huì)對浮體的安全性和可靠性產(chǎn)生較大的影響，這時(shí)就需要研究在激勵(lì)源的作用下，水中浮體的水彈性響應(yīng)問題。因此，基于Mindlin厚板理論和Wienier-Hopf方法，針對周期外載荷(集中載荷、分布載荷)激勵(lì)下有限水深水面上二維有限長彈性浮板的動(dòng)

5、力學(xué)特性進(jìn)行了研究。同時(shí)針對不同周期外載荷的作用位置和作用接觸面寬度對浮板動(dòng)響應(yīng)的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
　　分析研究了水波中帶有端部彈性約束的有限長彈性浮板的動(dòng)力學(xué)特性。雖然人們對超大型浮體結(jié)構(gòu)的錨泊系統(tǒng)進(jìn)行了大量的理論與實(shí)驗(yàn)研究，但很少有人將錨泊系統(tǒng)中的錨鏈處理為彈性體。基于上述的考慮，本文將錨泊系統(tǒng)中錨鏈看作是彈性體，來研究其對浮體結(jié)構(gòu)水波動(dòng)力學(xué)特性的影響。通過研究錨鏈剛度與浮板水彈性響應(yīng)之間的關(guān)系，揭示了幾種約束在減振方面