自升式海洋平臺動態(tài)效應機理與抑制研究.pdf

1、在對自升式平臺一系列研究工作總結歸納的基礎上,對自升式平臺的水動力分析分析方法,結構模型的簡化建立,動態(tài)效應機理研究進行了分析,重點針對描述動態(tài)特性的一個重要指標:動態(tài)放大因子進行了研究,主要包括不同浪向角和海流速度的影響及機理分析,DAF的抑制方法的實施和探討,樁腿結頭形式的動態(tài)應力和改善方式以及隨機波浪理論的動態(tài)分析等,具體描述如下。
　　 首先描述了自升式平臺的水動力分析的基本理論、分析方法及計算結果,結構模型的簡化和模型

2、建立以及樁腿與海床聯(lián)結的邊界條件的確定和計算對比等。可以看出平臺的前三階模態(tài)為重點關注模態(tài),其振型分別分別為船艉—船艏平動、左舷—右舷平動和水平方向的扭轉。
　　 隨后基于確定性波浪理論中的Stokes五階波浪理論討論了評價動態(tài)效應的一個重要指標:動態(tài)放大因子(DAF),將其產(chǎn)生機理進行了較為深入的研究。結果標明,單自由度方法的DAF計算值在周期比λ＞0.6時顯著高于動態(tài)響應的DAF計算值,而在λ＜0.6的區(qū)域內(nèi)單自由度方法的計

3、算便不再保守。因此建議在λ＜0.6的區(qū)域采用動態(tài)響應DAF方法計算。與單自由度方法的計算結果進行對比的同時,分析了其差異的機理,研究了船體-樁腿聯(lián)結剛度的重要作用和意義,并通過增加結構整體剛度的方法達到了抑制DAF的目的。
　　 針對不同浪向角情形下的動態(tài)效應機理進行了分析,各個浪向角情形下DAF隨周期比的變化趨勢基本相同。對于各浪向角而言,平臺結構的總體有效質(zhì)量和有效剛度都是相同的,只是水動力變化趨勢及幅值的不同會導致結構位移

4、和加速度的差異。當水動力和加速度一、二階諧波的相位差較小時會產(chǎn)生疊加效應,從而導致動態(tài)變化幅值更大,反之會抑制動態(tài)幅值。
　　 重點分析了樁腿結頭的動態(tài)應力和研究了樁腿結頭的改善方式。證實了附加彎矩值與結頭間隙成正比,可以通過結頭間隙而改善樁腿受力。并且樁腿.船體聯(lián)結處的剛度在結頭的動態(tài)應力分析中起到了重要的作用。由于聯(lián)結處剛度的增加會導致總體剛度的增加,從而DAF值會減小,導致了動態(tài)應力幅值的減小。
　　 從理論上分析

5、了恒定海流會產(chǎn)生動態(tài)效應的機理,推導和分析了一系列的理論公式,然后從平臺的動態(tài)特性入手進行數(shù)值分析,并以平臺重心處的位移作為研究對象,比較了不同海流速度對動態(tài)效應的影響。包括不同周期下的動態(tài)響應曲線,不同流速下的動態(tài)和靜態(tài)響應幅值及DAF的分析。
　　 最后基于隨機波浪理論對結構的動態(tài)效應進行了分析,比較了不同時長的計算結果,確認計算獲得穩(wěn)定后再進行分析,并將隨機波浪下計算的DAF與確定性波浪理論結果進行了對比分析,得出了一些有