社會對水產(chǎn)品的需求量與日俱增,而近岸海洋環(huán)境的破壞,病害問題的日益突出,使得網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)從淺水向離岸深水區(qū)發(fā)展已成為一種必然選擇。但是,離岸區(qū)域海況條件惡劣,浪高、流急、風(fēng)大,因此,研究重力式網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)在波浪荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)特性具有極其重要的意義。本文采用有限元方法對浮架進(jìn)行數(shù)值模擬,建立了網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)的三維有限元數(shù)值模型,并對數(shù)值模型進(jìn)行驗(yàn)證,研究網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)在波浪荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)以及金屬網(wǎng)衣在波浪荷載作用下的動態(tài)響應(yīng),并基于動態(tài)響應(yīng)的結(jié)果,對網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文主要內(nèi)容包括：第一章是緒論,介紹了論文研究的目的和背景,介紹了常見網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)型式,分析了當(dāng)前國內(nèi)外網(wǎng)箱研究進(jìn)展,提出了本文的研究內(nèi)容。第二章首先介紹了有限元法和有限元動力分析的基本理論。然后在ANSYS軟件中用PIPE單元模擬浮架,LINK單元模擬錨繩,建立了浮架和錨繩在波浪中運(yùn)動的有限元數(shù)值模型。第三章對數(shù)值模型進(jìn)行驗(yàn)證,參考桂福坤浮架運(yùn)動模型實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證數(shù)值模型運(yùn)動和受力變形特性計(jì)算的精確性；用圓環(huán)拉伸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)值模型變形計(jì)算的精確性。第四章基于有限元數(shù)值模型,研究了浮架在波浪荷載作用下的動力響應(yīng)特性,主要分析了不同波浪入射方向下或者個(gè)別錨繩斷裂后浮架的變形特性、應(yīng)力特性、錨繩力特性的區(qū)別,并給出了各種情況下浮架的變形模式圖。第五章對4個(gè)連接構(gòu)件數(shù)量模型,4個(gè)連接構(gòu)件抗彎剛度模型,4個(gè)浮管抗彎剛度模型和5個(gè)錨繩抗拉剛度模型進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)網(wǎng)箱浮架不同連接構(gòu)件數(shù)量、不同連接構(gòu)件抗彎剛度、不同浮管抗彎剛度以及不同錨繩抗拉剛度的結(jié)果,對網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、設(shè)計(jì)。第六章建立了金屬網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)在波浪荷載下動態(tài)響應(yīng)的有限元數(shù)值模型,分析了菱形網(wǎng)目銅合金網(wǎng)衣和矩形網(wǎng)目銅合金網(wǎng)衣在純波浪條件下的變形和應(yīng)力特性,并研究了剛度、波高、周期變化對金屬網(wǎng)衣動態(tài)響應(yīng)特性的影響。最后總結(jié)了本項(xiàng)研究所取得的成果,并展望了今后可能的研究方向。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S955.9
【部分圖文】：

重力式網(wǎng)箱瑰.L.IThegravity-totenexcage

述??業(yè)發(fā)展迅猛，．越來越多的科研人員對網(wǎng)箱課題進(jìn)行研箱的研宄歷程已經(jīng)超過２０年，探索較多，技術(shù)相平與國外先進(jìn)水平比還有一定的差距。網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)下設(shè)計(jì)出能在惡劣海況條件具有一定安全性的網(wǎng)箱物理模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，輔以理論分析和現(xiàn)場觀測�，F(xiàn)、網(wǎng)箱養(yǎng)殖技術(shù)、網(wǎng)箱型式和設(shè)施、網(wǎng)箱構(gòu)件材料其中網(wǎng)箱水動力特性是網(wǎng)箱設(shè)計(jì)和安全性能評估等各部分構(gòu)件的角度對國內(nèi)外的研宄進(jìn)展作一介紹。??波浪水流的沖擊，由于其漂浮于水面上，所承受的具有足夠的強(qiáng)度以保證不發(fā)生破壞，同時(shí)也需要控間。因此對網(wǎng)箱浮架強(qiáng)度和變形特性的研究是非常必一

浪和水流的作用。每個(gè)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)自由度，分別三個(gè)平動自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度。單??＿?元能提供波浪力和浮力效應(yīng)ＰＩＰＥ單元的形狀如圖２．２：??圖２．?２?ＰＩＰＥ單元??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｐｉｐｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ??ＰＩＰＥ單元能夠較為簡單的考慮波浪和水流對網(wǎng)箱的作用力；可以將把錨繩加入整??體結(jié)構(gòu)，只需要將海底的錯(cuò)固點(diǎn)約束Ｘ，ｙ，Ｚ三個(gè)方向的平動自由度就能準(zhǔn)確的反應(yīng)實(shí)??際的約束情況；此外ＰＩＰＥ單元能較為簡單的考慮波浪動態(tài)荷載，分析浮架結(jié)構(gòu)在波浪??作用下的動力響應(yīng)。??程序中對于波浪力計(jì)算給出了四種波浪理論，本文釆用線性波理論（Ａｉｒｙ波）［４６］，??也叫做微幅波理論，形式簡單，使用方便。線性波理論忽略非線性項(xiàng)，最終得到速度勢??的近似線性解：??＜Ｄ?＝?Ｍ￡ｅｈｋ（ｚ?＋?ｈ）ｓｉ?舉－從（２．２０）??Ｗ?ｃｈｋｈ??繼而通過速度勢求得速度場，壓力場：??ｄ屯．ｃｈｋ（ｚ－＼－ｈ）?ｏｔ、??ｕ?＝——＝?Ａｏ｝?ｃｏｓ（ｆｃｃ－＇ｗ／）?（２．?２１）??ｄｘ?ｓｈｋｈ??ｄ＜Ｓ＞?．?ｓｈｋ｛ｚ－＼－ｈ）?，?．?，０００、??ｗ?＝——?ｓｉｎ（ｏ：－ｗＯ?（２．?２２）??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 吳子岳,范狄慶;深水網(wǎng)箱的發(fā)展現(xiàn)狀與方向[J];水產(chǎn)科學(xué);2004年01期

2 關(guān)長濤;陸光炯;林德芳;楊長厚;徐斌;黃濱;;圓形網(wǎng)箱框架用PE管材的彎曲疲勞試驗(yàn)[J];中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年02期

本文編號：2836714