海洋立管是連接水面浮式裝置和海底設(shè)備的導(dǎo)管。它在海洋環(huán)境中要承受風(fēng)、浪、流等環(huán)境荷載的作用,當(dāng)波浪和海流在一定的流速下流經(jīng)立管時(shí),會(huì)產(chǎn)生漩渦脫落,從而引發(fā)立管的渦激振動(dòng),當(dāng)海洋立管自振頻率與旋渦脫落頻率接近時(shí),振動(dòng)會(huì)迫使旋渦脫落頻率固定在結(jié)構(gòu)自振頻率附近,發(fā)生頻率鎖定(lock-in)現(xiàn)象,造成疲勞破壞。因此,對(duì)海洋立管渦激振動(dòng)及抑振裝置的研究不僅有重要的科學(xué)意義,在工程上亦有較大的應(yīng)用價(jià)值。 為了研究海洋立管渦激振動(dòng)的特性,減小海洋立管漩渦脫落所引起的振動(dòng),降低海洋立管疲勞損傷的程度,本文分別選取了1.45米長(zhǎng)的有機(jī)玻璃管作為實(shí)驗(yàn)裸管和1.2米長(zhǎng)的有機(jī)玻璃管作為有抑振裝置的實(shí)驗(yàn)立管進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)在中國(guó)海洋大學(xué)物理海洋實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,在施加不同流速的外流時(shí),測(cè)得了裸管及采用不同抑振方案的立管在渦旋脫落時(shí)順流向及橫向振動(dòng)的應(yīng)變時(shí)程曲線。使用DASP軟件,對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)裸管在隨著外流速的增大其振動(dòng)頻率逐漸增高,證實(shí)了立管順流向振動(dòng)頻率為橫向振動(dòng)頻率的兩倍,得出了實(shí)驗(yàn)裸管的振動(dòng)特性及動(dòng)力響應(yīng);有抑振裝置的立管在外流流速相同的情況下,明顯比無(wú)抑振措施的立管振動(dòng)幅值小,所采用的抑振方案在不同程度上抑制了海洋立管的渦激振動(dòng)。此外,基于DASP系統(tǒng)的相關(guān)模塊軟件,利用符合材料應(yīng)力循環(huán)特性的雨流計(jì)數(shù)法對(duì)結(jié)構(gòu)承受的交變載荷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,并進(jìn)行了疲勞壽命的計(jì)算。
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：P756.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 理論研究
        1.2.2 實(shí)驗(yàn)研究
    1.3 本文的主要研究工作
2 渦激振動(dòng)及抑振基本理論
    2.1 渦激振動(dòng)的基本理論
        2.1.1 旋渦的形成和泄放
        2.1.2 Strouhal 數(shù)和旋渦脫落頻率
        2.1.3 升力與曳力
        2.1.4 渦激振動(dòng)的特點(diǎn)
    2.2 抑振的基本理論
        2.2.1 抑制 VIV 的基本原理
        2.2.2 抑制 VIV 措施
    2.3 小結(jié)
3 海洋立管渦激振動(dòng)實(shí)驗(yàn)及分析
    3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)水槽
        3.1.2 立管支撐裝置
        3.1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        3.1.4 外流流速測(cè)速儀
        3.1.5 立管
    3.2 實(shí)驗(yàn)抑振裝置的設(shè)計(jì)
    3.3 實(shí)驗(yàn)過程及分析
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>        3.3.2 裸管實(shí)驗(yàn)及分析
        3.3.3 抑振裝置實(shí)驗(yàn)及分析
    3.4 實(shí)驗(yàn)立管振動(dòng)位移的分析
    3.5 小結(jié)
4 雨流計(jì)數(shù)法疲勞壽命分析
    4.1 概述
    4.2 雨流計(jì)數(shù)法
        4.2.1 DASP 軟件中的幾種計(jì)數(shù)法
        4.2.2 雨流計(jì)數(shù)法基本理論
    4.3 S-N 曲線與 Miner 定律
        4.3.1 S-N 曲線
        4.3.2 Miner 線性累積損傷理論
    4.4 實(shí)驗(yàn)立管疲勞壽命計(jì)算
5 結(jié)論
    5.1 本文結(jié)論
    5.2 存在的問題及進(jìn)一步研究的建議
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

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