系泊纜索是海上浮式風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu),其動(dòng)力學(xué)特性具有十分重要的研究?jī)r(jià)值。本文利用絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法計(jì)算了系泊纜索結(jié)構(gòu)在Morison海流力作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng),研究了系泊纜索結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的特點(diǎn)是利用梯度表示其標(biāo)架坐標(biāo)系,雖然廣義坐標(biāo)數(shù)量相對(duì)較多,但避免了轉(zhuǎn)動(dòng)描述中非線性奇異性的復(fù)雜問(wèn)題使得計(jì)算更加方便快捷。本文完成了絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的公式推導(dǎo)、建立了基于拉格朗日方程的動(dòng)力學(xué)方程,同時(shí)給出了整個(gè)理論的數(shù)值離散公式。用廣義坐標(biāo)表示系泊纜索的質(zhì)量矩陣、剛度矩陣及廣義彈性力矩陣。Morison海流力在系泊纜索上作用建模的難點(diǎn)在于如何將海流力的方向與計(jì)算方法的標(biāo)架坐標(biāo)系相結(jié)合,不同的計(jì)算方法其標(biāo)架坐標(biāo)系的選取均不同,絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的標(biāo)架坐標(biāo)系是梯度場(chǎng)。本文提出將水動(dòng)載荷沿繩索軸向和法平面進(jìn)行分解,避免了采用坐標(biāo)標(biāo)架分解導(dǎo)致的奇異性問(wèn)題,進(jìn)而完成了系泊繩索模型的程序?qū)崿F(xiàn)。選用變步長(zhǎng)的廣義α方法作為求解器。這種方法具有低頻不衰減而高頻衰減特性,并且自動(dòng)變步長(zhǎng)提高了計(jì)算效率。本文利用絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法計(jì)算得到系泊纜索的位移、速度及加速度,并對(duì)系泊纜索的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析,研究了影響纜索動(dòng)力學(xué)特... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

物質(zhì)點(diǎn)的位置示意圖

x yx y 22,x x y y k g k g(3-10)通過(guò)以上公式可以得出波浪方程所對(duì)應(yīng)的海水流速及海流的加速度。因此在 Morison 海流力的過(guò)程中所需要的海水流速也能夠得到。波浪的振動(dòng)方程是個(gè)相互垂直的方向的振動(dòng)方程疊加得到的。因此對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)模型來(lái)說(shuō)，海速的改變方式變得更加的隨機(jī)也更加的全面。這樣得到的系泊纜索的運(yùn)動(dòng)狀更加的具有普遍意義。另外波浪的振動(dòng)不僅僅對(duì)于海水流速有影響，對(duì)海面漂浮物也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。具體的影響條件及相應(yīng)的系泊纜索的動(dòng)力學(xué)運(yùn)態(tài)的具體變化，下一章會(huì)具體討論。 單根系泊纜索松弛模型1 松弛模型的初始形態(tài)假設(shè)松弛模型的初始位置是一個(gè)四分之一圓，通過(guò)初始靜平衡得到其靜止時(shí)始位置。頂端的節(jié)點(diǎn)上受一個(gè)集中力，底部的節(jié)點(diǎn)固定，如圖所示：

松弛模型節(jié)點(diǎn)位置示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)方法的柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究與應(yīng)用[D]. 田強(qiáng).華中科技大學(xué) 2009



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