發(fā)布時間：2024-06-10 20:02

　　傳統(tǒng)柔性立管和鋼懸鏈線立管(SCR)都屬于海洋工程中的細長柔性桿件,它們有相同的動力響應特性:即二者都以其大位移及大角度的運動來抵抗浮式平臺的運動和水動力荷載,也就是說幾何非線性是其結構分析的一個突出特點和求解難題。正是從結構力學特性的角度,本文將傳統(tǒng)的柔性立管和鋼懸鏈線立管統(tǒng)一歸結為柔性立管,并且主要關注其幾何非線性特性。 在常用的求解大變形問題的三種方法中——集中質量法、有限差分法和有限元法,本文選取了一種特別的基于絕對坐標系的細長柔性桿有限元模型來分析柔性立管,該模型通用性強,可模擬海洋工程中的各種柔性桿件結構,如立管、錨線等。該模型的最大優(yōu)點是其控制方程直接在全局坐標系下推導得到,而且包括了全部幾何非線性,因而省卻了在不同坐標系間進行坐標變換的繁瑣。借鑒文獻,本文并推導得到了考慮內流作用的細長柔性桿模型,然后對控制方程應用有限元法在空間域內進行離散。這樣,柔性立管的靜力分析問題可由非線性方程的經典解法—牛頓-拉弗森法(Newton-Raphson)迭代求解,針對其動力問題本文采用了Adams-Moulton和Newmark-β兩種積分方法求解。在海床模擬方面,本文模型考慮了由海...

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景和研究意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 關于傳統(tǒng)柔性立管
        1.2.2 關于鋼懸鏈線立管
        1.2.3 結構模型分類
    1.3 本文的主要工作
2 柔性立管運行環(huán)境及荷載
    2.1 有效重力與有效張力
    2.2 波浪
        2.2.1 線性波理論
        2.2.2 莫里森方程
        2.2.3 作用在傾斜柱體上的波浪力
    2.3 海（潮）流
        2.3.1 流載荷
        2.3.2 流對波浪力的影響
    2.4 浮體運動
3 細長柔性桿模型
    3.1 柔性桿理論
    3.2 有限元離散
    3.3 柔性立管的靜力分析
    3.4 柔性立管的動力分析
        3.4.1 Adams-Moulton 積分格式
        3.4.2 Newmark-β積分格式
    3.5 內流作用
    3.6 海床模擬
        3.6.1 彈性阻尼力
        3.6.2 摩擦力
4 典型柔性立管分析結果
    4.1 懸鏈線理論
        4.1.1 初值問題
        4.1.2 邊值問題
    4.2 程序驗證
        4.2.1 大撓度懸臂梁
        4.2.2 大振幅運動擺
    4.3 柔性軟管(Flexible jumper)
        4.3.1 靜力分析
        4.3.2 模態(tài)分析
        4.3.3 動力分析
        4.3.4 內流和管內壓強的影響
    4.4 鋼懸鏈線立管(SCR)
        4.4.1 海流作用
        4.4.2 近端、遠端漂移
        4.4.3 海床摩擦力
    4.5 懶惰型波浪立管(Lazy wave riser)
    4.6 陡峭型波浪立管(Steep wave riser)
5 結論與展望
    5.1 本文結論
    5.2 有關進一步研究的建議
參考文獻
致謝
個人簡歷及攻讀碩士期間的學術成果



本文編號：3991833