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多刚体动力学在缆索动力分析中的应用
| 论文题名： | 多刚体动力学在缆索动力分析中的应用 |
| 关键词： | 多刚体动力学;缆索;动力分析;链环 |
| 摘要： | 随着海洋资源的不断开发，海洋工程得到了很大发展。系泊缆索系统在海洋工程中起着重要的作用。准确的预估缆索的动力特性对这些系统的设计，安全和操作有着重要的意义。多刚体系统动力学已广泛应用于航天、车辆等领域，利用多刚体法分析缆索，可以省去缆索分段之间约束力的繁琐计算，无需进行微分运算，因此可用于计算大幅运动或松弛缆索的运动。本文以系泊缆索为研究对象，采用多刚体动力学方法，将每一节链环简化为圆柱，认为缆索是由一系列圆柱体联接而成，从而建立缆索的力学模型。然后根据Morison方程，考虑缆索的各项流体力即流体法向、切向阻力，流体附加质量力的影响，得到了缆索的KANE运动力学方程。对于缆索的运动力学方程，利用四阶龙格库塔法在时域内进行求解并分析缆索的动力特性。对于单根钢制锚链，分别采用多刚体法和有限元法进行计算，并将计算结果和相应的试验结果进行比较，验证了多刚体法在锚链动力分析中的可靠性。在此基础上考察了多刚体法在钢缆动力分析中的适用性。通过改变链环长度，比较模型缆上端点的张力变化。由计算结果可以发现对于环长和链长的比值在一定范围内，多刚体法可以用于缆的动力分析。然后选取合适的链环长度，考察流体环境对缆索上端点张力的影响，由计算可以发现，低速的水流对缆索上端点张力变化的影响很小。 |
| 作者： | 赵阳 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 缪国平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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