【摘要】：波浪沖擊(又說砰擊)是波浪與結(jié)構(gòu)物之間發(fā)生的強(qiáng)烈沖擊碰撞現(xiàn)象,涉及到固體、流體和氣體三相介質(zhì)之間的復(fù)雜耦合作用。嚴(yán)重的波浪沖擊會(huì)造成結(jié)構(gòu)物局部損壞或整體坍塌。對(duì)于彈性海洋結(jié)構(gòu)物,其所受的波浪沖擊作用耦合結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)響應(yīng),形成一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力過程。隨著水彈性力學(xué)在海岸和近海工程中的發(fā)展,迫切需要開展系統(tǒng)深入的研究工作來深入研究波浪沖擊過程的機(jī)理、了解結(jié)構(gòu)物在波浪沖擊作用下動(dòng)力響應(yīng)的變化特性。本文通過物理模型試驗(yàn)開展了波浪作用下彈性支撐平板結(jié)構(gòu)所受的沖擊荷載與動(dòng)力響應(yīng)變化特性研究。試驗(yàn)在大連理工大學(xué)的波浪水槽中進(jìn)行,試驗(yàn)中設(shè)計(jì)了三種不同支撐剛度的結(jié)構(gòu)物模型,并通過靜位移法和瞬態(tài)激勵(lì)法得到了結(jié)構(gòu)物模型的動(dòng)力特性。利用Crio-9074多通道同步采集系統(tǒng)得到了結(jié)構(gòu)物底面所受的波浪沖擊壓力和結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)加速度的同步測量數(shù)據(jù)。試驗(yàn)中應(yīng)用概率理論分析了彈性支撐平板結(jié)構(gòu)底面的波浪沖擊壓力,給出了波浪沖擊壓力峰值超值概率分布曲線及其表達(dá)式,并分析了入射波要素和結(jié)構(gòu)物動(dòng)力特性與超值分布曲線特征參數(shù)的變化關(guān)系。通過對(duì)平板結(jié)構(gòu)所受的波浪沖擊力與振動(dòng)加速度的同步分析,給出了波浪沖擊過程與平板結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程的同步變化特性,分析了波浪沖擊力與振動(dòng)加速度同步歷時(shí)曲線的四個(gè)特征階段,即：波浪沖擊階段、動(dòng)水作用階段、流體脫落階段和自由振動(dòng)階段；討論了彈性支撐剛度、入射波高、波浪周期和相對(duì)凈空對(duì)沖擊作用歷時(shí)的影響規(guī)律�；诓ɡ藳_擊荷載的統(tǒng)計(jì)分析與頻譜分析結(jié)果,給出了波浪沖擊壓力峰值沿平板結(jié)構(gòu)底面的分布規(guī)律；分析了支撐剛度和入射波波要素以及相對(duì)凈空對(duì)波浪沖擊壓力(沖擊力)峰值的影響規(guī)律；討論了支撐剛度對(duì)波浪沖擊荷載幅值譜的影響；得到了結(jié)構(gòu)物所受波浪沖擊荷載隨支撐剛度增大而增大的結(jié)論。應(yīng)用頻域積分方法由加速度歷時(shí)曲線得到了平板結(jié)構(gòu)振動(dòng)速度和位移的歷時(shí)曲線,并對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了頻譜分析。分析了平板結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響因素；討論了支撐剛度與結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)幅值譜的關(guān)系；得到了結(jié)構(gòu)物振動(dòng)加速度隨支撐剛度增大而增大,振動(dòng)速度和位移隨支撐剛度增大而減小等結(jié)論。
[Abstract]:Wave impact (also called slamming) is a strong impact collision phenomenon between wave and structure, which involves the complex coupling of solid, fluid and gas three-phase medium. Severe wave shocks can cause local damage to the structure or collapse of the structure as a whole. For elastic marine structures, a complex dynamic process is formed by the vibration response of the coupled structures subjected to wave impact. With the development of hydroelasticity in coastal and offshore engineering, there is an urgent need to carry out systematic and in-depth research on the mechanism of wave impact process and to understand the dynamic response of structures under the action of wave impact. In this paper, the characteristics of impact load and dynamic response of elastic braced plate structure under wave action are studied by physical model test. The experiment was carried out in the wave tank of Dalian University of Technology. Three kinds of structural models with different bracing stiffness were designed and the dynamic characteristics of the structural models were obtained by static displacement method and transient excitation method. The simultaneous measurement data of the wave impact pressure and the vibration acceleration of the structure are obtained by using the Crio-9074 multi-channel synchronous acquisition system. In this paper, the probability theory is used to analyze the wave impact pressure on the bottom of the plate structure with elastic support, and the probability distribution curve of the peak value of wave impact pressure and its expression are given. The relationship between the dynamic characteristics of the incident wave elements and structures and the characteristic parameters of the super-value distribution curve is analyzed. Based on the synchronous analysis of the wave impact force and the vibration acceleration of the flat plate structure, the synchronous variation characteristics of the wave impact process and the plate structure motion process are given. Four characteristic stages of the simultaneous duration curve of wave impact force and vibration acceleration are analyzed, that is, wave impact stage, dynamic water action stage, fluid shedding stage and free vibration stage. The effects of elastic brace stiffness, incident wave height, wave period and relative clearance on impact duration are discussed. Based on the results of statistical analysis and spectrum analysis of wave impact load, the distribution law of peak wave impact pressure along the bottom of plate structure is given. The effects of brace stiffness, incident wave elements and relative clearance on the peak value of wave impact pressure (impact force) are analyzed, and the influence of support stiffness on wave impact load amplitude spectrum is discussed. It is concluded that the wave impact load on the structure increases with the increase of the brace stiffness. The frequency domain integral method is used to obtain the duration curve of vibration velocity and displacement of the plate structure from the acceleration duration curve, and the frequency spectrum analysis of the structural dynamic response is carried out. The influence factors of dynamic response of plate structure are analyzed, and the relationship between brace stiffness and amplitude spectrum of structural dynamic response is discussed. The results show that the vibration acceleration of the structure increases with the increase of the support stiffness, and the vibration velocity and displacement decrease with the increase of the support stiffness.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV139.2

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本文編號(hào)：2459801