發(fā)布時間：2020-08-31 14:06

　　 隨著社會發(fā)展和生活水平的提高,人們對水產品的消費在不斷增加,為滿足人們日益增長的海洋水產品的需求,拓展水產品發(fā)展空間大力開發(fā)和利用海洋漁業(yè)資源成為必然選擇。近些年來,傳統(tǒng)海洋漁業(yè)資源開發(fā)多圍繞著近岸區(qū)域發(fā)展,漁業(yè)資源的養(yǎng)殖、增殖和捕撈受到近岸海洋污染等眾多因素的限制;同時過度的捕撈和開發(fā)利用,可利用的近岸海洋漁業(yè)資源也在不斷較少,漁業(yè)水產品的養(yǎng)殖捕撈量也逐漸下降。為進一步開發(fā)海洋漁業(yè)資源和保護近岸生態(tài)環(huán)境,發(fā)展深遠海養(yǎng)殖牧場已成為全球漁業(yè)發(fā)展的趨勢。深海養(yǎng)殖牧場是將網箱安裝在深遠海,利用海洋優(yōu)質水質進行規(guī)模化人工養(yǎng)殖的主要方式。經過過去幾十年的發(fā)展,對深遠海養(yǎng)殖牧場的開發(fā)在挪威和美國等發(fā)達國家已經初具規(guī)模,但國內網箱養(yǎng)殖產業(yè)的發(fā)展依然滯后。關于網箱水動力特性及安全性能研究已取得一些進展,但相關研究基礎還比較薄弱,很多基礎性科學問題需要進一步的深入研究。本文主要對深水網箱浮架結構的水動力特性及安全疲勞進行分析研究。本文通過曲線梁法和有限元模型,對網箱浮架系統(tǒng)的彈性響應和應力應變分布進行了分析;并利用疲勞估算時域法和頻域法對浮架疲勞壽命進行了估算。主要研究內容如下:(1)采用曲線梁理論對網箱浮架結構彈性響應進行了分析。通過模態(tài)疊加法和曲線梁法建立浮架彈性響應分析模型,利用牛頓第二定律分析網箱和浮架運動響應;通過物理模型實驗結果和數值結果對比驗證了浮架運動分析和變形分析模型的有效性;對比分析了浮架變形的各階模態(tài)、不同波浪入射角等因素對浮架變形的影響,并對浮架變形最大位置進行了分析;分析了隨機波浪作用下浮架變形的頻域響應,計算了浮架平面內變形和外變形與波浪的傳遞函數、相干數和相位差。(2)聯合利用有限元模型和水動力學模型對浮架系統(tǒng)應力響應進行了研究。通過將計算浮架受力的水動力學模型和計算浮架應力的有限元模型交替迭代求解,實現水流作用下網箱系統(tǒng)柔性浮架結構的應力計算。通過與模型實驗結果比較,驗證了數學模型。分析了單點系泊雙體和三體組合式網箱浮架系統(tǒng)水流作用下的應力分布情況。同時,分析了波浪作用下浮架的應力分布情況,并計算得到浮架應力的歷時曲線及浮架應力與波高之間的相關性和相位差。(3)利用疲勞壽命估算的時域方法和頻域方法,對浮架的疲勞壽命進行了估算。時域疲勞壽命分析中,利用線性疲勞損傷理論和浮架材料疲勞SN曲線,建立簡化疲勞分析時域模型,求解出浮架疲勞損傷和壽命;研究了不同材料疲勞性能曲線,波浪入射角,錨碇形式和極端海況等因素對浮架疲勞壽命的影響。頻域疲勞壽命分析中,利用Weibull分布,Rayleigh分布,Gamma分布和廣義極值分布等分布函數擬合浮架應力范圍的短期和長期分布,建立浮架疲勞分析頻域模型,探究分布模型估算浮架疲勞壽命的適用性;分別基于應力范圍的短期分布和長期分布估算浮架疲勞壽命;并將簡化時域方法和頻域方法估算得到疲勞壽命進行對比分析。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P75;S955.9
【部分圖文】：

水產品的重要途徑。隨著世界人口數量的增加和生活水平的提高，人們對優(yōu)質高蛋白海逡逑洋水產品的需求和消費也在不斷增加。水產養(yǎng)殖是指利用海洋生物資源在近岸或深海開逡逑展魚類和藻類的人工培育養(yǎng)殖活動。根據聯合國糧農組織（ＦＡＯ）邋２０１６年報告（圖１．１）逡逑［］］，全世界漁業(yè)產量以年均約３．３％的速度不斷增加，２０１４年漁業(yè)產量達到１．６７億噸，逡逑其中海洋養(yǎng)殖產量以年均５．８％的速度不斷增加。至２０１４年，海洋水產養(yǎng)殖產量達到０．７４逡逑億噸，約占全球漁業(yè)總產量的４５％。為了滿足人們對水產品日益增長的需求，海洋水產逡逑養(yǎng)殖正逐步成為水產品獲取的主要來源，并扮演著越來越重要的角色。根據ＦＡＯ的報逡逑告，按照當前世界人口增長速度和消費水平估算，到２０２５年水產品至少有超過２千萬逡逑噸的缺口，海洋水產養(yǎng)殖產量將占全球漁業(yè)總產量的５２％，海洋水產養(yǎng)殖產品的消費量逡逑將占全球水產品消費量的５７％，如圖１．２。為了X椉雍Ｑ笏飯┯α�，提高水产品质辶x狹

本文編號：2808908