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合成纤维系缆的粘弹特性及对深水系泊响应的影响
| 论文题名： | 合成纤维系缆的粘弹特性及对深水系泊响应的影响 |
| 关键词： | 浮式海洋平台;深水系泊;合成纤维系缆;粘弹特性 |
| 摘要： | 随着海洋油气开发逐渐向深海推进，海洋平台的工作水深不断增加，浮式海洋平台的使用越来越多，因此对其定位技术的研究显得尤为重要。在常用的五种定位技术中，绷紧式系泊系统以其可以适应深水和超深水环境、系缆自重轻、系泊半径更小、维持平台的稳定能力更强、安装运输方便以及较强的经济性等优点被广泛应用于深水平台的系泊中。然而，绷紧式系泊系统所采用的合成纤维系缆具有十分复杂的力学特性，在循环载荷下其动刚度就是一个显著的表现，这给系泊响应分析带来了严峻挑战。此外，对合成纤维系缆本构模型的研究也一直是国内外研究的重点。本文首先总结和评述了合成纤维系缆动刚度特性以及本构模型的研究现状，以期为合成纤维系缆粘弹特性的研究提供参考。 在此之前，国内外对动刚度的数值研究未能综合考虑平均张力、应变幅值、循环载荷周次以及缆绳损伤度四个影响因素。尤其是缆绳在安装和使用过程中可能产生不同程度的损伤，使得聚酯系缆的动刚度特性发生演变，从而对系泊系统的动力响应产生直接影响。因此，本文基于含损伤缆绳的动刚度经验公式，编写了可以综合考虑四种影响因素的UMAT子程序，并与实验结果进行了对比验证，二者吻合较好。然后，以一系泊于1020m水深的Spar平台为例，建立了由聚酯缆绳组成的系泊系统有限元模型，分析了系缆的张力响应和平台的位移响应。这些成果对把握绷紧式系泊系统在聚酯系缆有损伤情况下的非线性动力响应及其安全应用具有重要的参考价值。在本文的后半部分，对本实验室提出的合成纤维缆绳的新型非线性粘弹性-粘塑性本构模型进行了简单介绍，然后针对模型的粘弹性部分，分别在Fortran和ABAQUS中进行了数值实现，并且进行了定量或者定性分析，验证了数值模型的有效性。这不仅拓展了有限元软件的材料库，更为绷紧式系泊系统的数值分析奠定了坚实基础。 |
| 作者： | 崔华 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 刘海笑 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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