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半潜式超大型浮式结构物连接体疲劳分析研究
| 论文题名： | 半潜式超大型浮式结构物连接体疲劳分析研究 |
| 关键词： | 海上浮式平台;超大型浮式结构物;连接器;疲劳分析;柔性缓冲 |
| 摘要： | 随着我国陆地资源的不断减少，对海洋的开发迫在眉睫，近几年我国与南海周边国家关于岛屿主权的争端愈演愈烈，急需研发一种能常驻南海岛礁附近的，可供船只停靠、飞机停降的大型海上浮式平台。超大型半潜式浮式结构物由于结构尺寸十分巨大，不宜采用长条连续结构，应当采用多模块拼接方式。模块间通过连接器连接，保证了结构的连续，同时有利于缓解波浪引起的弯曲应力。 连接器的疲劳寿命对整个超大型半潜式浮式结构物的正常运营有着至关重要的影响，其使用寿命直接影响着超大型浮式结构物整体的寿命，因此对连接器疲劳寿命的研究十分重要。 首先，本文阐述了材料疲劳寿命的相关理论，根据超大型浮体连接器的材料特性，选用S-N曲线法进行疲劳寿命的计算理论依据。根据平均应力对疲劳强度的影响，选用GOODMAN法进行修正。 其次，根据水动力三维势流理论，采用水动力分析软件AQWA，基于时域分析方法模拟计算了超大型浮式结构物在系泊状态下的运动响应，得到各个位置的连接器静力载荷幅值以及载荷时间历程谱。得出，在45°环境载荷角度下连接器c6受力较大，且连接器y方向的载荷对连接器影响甚微。 然后，通过前期研究，选用三种连接器设计方案：一种刚性铰接方案和两种柔性铰接方案。选取了不同弹性模量的三种柔性柔性材料，通过不同的柔性材料与柔性连接方案的组合，总共组合出七种连接器方案作为研究对象。通过计算得到的连接器静力载荷，根据弹性体有限元接触理论，运用 MSC.PATRAN/NASTRAN进行各个连接器的静力分析，得到不同工况下的应力计算结果。发现将柔性材料放置于耳孔内壁这样设计方案对减少应力集中现象有着显著的效果。而刚性连接器和在尾端增设缓冲隔板的柔性连接器会在耳孔处发生应力集中。 最后，运用Miner线性累计损伤理论，根据材料的S-N循环寿命曲线、连接器应力计算结果以及连接器的载荷时间历程谱，采用疲劳寿命分析软件 MSC.Fatigue分别对这七种铰接式连接器进行疲劳寿命分析研究，对比出不同连接器、不同柔性材料对疲劳寿命的影响。得到，连接器耳孔处的应力集中会一定程度的影响到连接器的疲劳寿命，纯刚性铰接连接器的使用寿命比柔性连接器要短。 |
| 作者： | 朱玥 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 管义锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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