由于化石能源日趨損耗,深海油氣資源的開采引起了普遍關注,而海洋平臺是海洋油氣開采的必要設備。海洋平臺由于作業(yè)需要,附近常有穿梭油輪和供應船的航行或�？�,因此,系泊狀態(tài)下的平臺被碰撞的機會較多。平臺一旦遭受碰撞事故,將造成財產(chǎn)損失、環(huán)境污染、人員傷亡等惡劣結果,因此,有必要在平臺設計初期,考慮碰撞載荷的作用。本文以系泊平臺為研究對象,開展了平臺在船舶撞擊下的碰撞分析,內容如下:綜述船舶碰撞分析方法的研究現(xiàn)狀,對碰撞分析中流體的處理方法進行介紹。本文研究的系泊平臺可看做一個多體系統(tǒng),因此,闡述了涉及到的多體動力學研究現(xiàn)狀。詳細闡述碰撞非線性有限元理論和關鍵技術,介紹顯式有限元分析的基本算法-中心差分法和大變形動力學理論。根據(jù)數(shù)值模擬中的實際操作經(jīng)驗,從接觸算法、材料模型和沙漏控制方面梳理了相關理論和關鍵技術,著重敘述多體連接建模方法�？偨Y了多體動力學分析的相關理論,按照解決問題的思路,依次介紹了坐標轉換和系統(tǒng)自由度計算方法,描述約束方程的概念,推導了二維和三維空間的約束雅克比矩陣,最后歸納了動力學分析步驟,為后文的解析法提供理論基礎。通過有限元法,分析了實際系泊平臺的碰撞外部動力學。在系泊... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 船舶碰撞研究現(xiàn)狀
        1.2.1 碰撞分析方法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 流體分析方法研究現(xiàn)狀
    1.3 多體動力學研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內容
2 碰撞有限元數(shù)值模擬的基本原理及關鍵技術
    2.1 概述
    2.2 碰撞有限元分析方法
        2.2.1 中心差分法
        2.2.2 大變形動力學基本理論
    2.3 碰撞接觸算法
    2.4 多體連接建模技術
    2.5 材料模型的選擇
    2.6 數(shù)值模擬中的沙漏控制
    2.7 本章小結
3 多剛體系統(tǒng)碰撞動力學基本原理
    3.1 概述
    3.2 坐標系轉換
        3.2.1 二維笛卡爾坐標系轉換
        3.2.2 三維坐標系轉換
    3.3 系統(tǒng)自由度計算
    3.4 約束方程建立
        3.4.1 二維約束方程
        3.4.2 三維約束方程
    3.5 多體運動學分析
    3.6 多體動力學分析
    3.7 本章小結
4 系泊平臺碰撞外部動力學數(shù)值模擬與分析
    4.1 概述
    4.2 多體系統(tǒng)碰撞有限元分析基本理論
        4.2.1 碰撞力計算方法
        4.2.2 碰撞運動方程
        4.2.3 多體系統(tǒng)約束方程
        4.2.4 節(jié)點位移求解方法
    4.3 系泊平臺-船舶碰撞的數(shù)值模型
        4.3.1 碰撞場景及參數(shù)
        4.3.2 系泊系統(tǒng)鉸接模擬
        4.3.3 系泊平臺和船舶的有限元模型
    4.4 碰撞結果分析
        4.4.1 碰撞力分析
        4.4.2 耗散能量分析
        4.4.3 平臺運動響應分析
        4.4.4 平臺運行軌跡分析
    4.5 本章小結
5 系泊平臺碰撞的有限元-解析計算方法
    5.1 概述
    5.2 有限元-解析計算法的運動學描述
        5.2.1 冗余自由度的計算
        5.2.2 平衡方程的建立
        5.2.3 約束方程的建立
        5.2.4 多體運動狀態(tài)的數(shù)值計算
        5.2.5 考慮流體作用的修正
    5.3 有限元法合理性驗證
        5.3.1 兩球碰撞理論推導
        5.3.2 兩球碰撞算例
    5.4 有限元-解析計算法的驗證與分析
        5.4.1 碰撞場景及碰撞參數(shù)
        5.4.2 碰撞力分析
        5.4.3 運動狀態(tài)分析
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
附錄A 解析法Matlab計算程序
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]多體系統(tǒng)動力學碰撞問題研究綜述[J]. 董富祥,洪嘉振.  力學進展. 2009(03)
[2]Y型浮式生產(chǎn)儲油輪船側結構耐撞性[J]. 胡志強,高震,顧永寧.  上海交通大學學報. 2005(05)
[3]船舶碰撞與觸底事故的數(shù)值仿真[J]. 顧永寧,胡志強,高震.  上海交通大學學報. 2003(08)
[4]船舶碰撞數(shù)值仿真的附加質量模型[J]. 王自力,蔣志勇,顧永寧.  爆炸與沖擊. 2002(04)
[5]船舶碰撞研究的現(xiàn)狀和趨勢[J]. 王自力,顧永寧.  造船技術. 2000(04)

博士論文
[1]基于耐撞性的新型船舶結構形式研究[D]. 劉峰.上海交通大學 2007

碩士論文
[1]半潛式海洋平臺碰撞響應數(shù)值仿真研究[D]. 李陽.大連理工大學 2009



本文編號：3050283