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导管架平台风致涡激振动特性及减振机理研究
| 论文题名： | 导管架平台风致涡激振动特性及减振机理研究 |
| 关键词： | 深水导管架平台;涡激振动;非线性分析;非线性能量阱;粒子群算法 |
| 摘要： | 海洋资源的开发走向了深海，越来越多的深水导管架平台投入使用。这类大型深水导管架平台在建造过程中通常使用卧式建造的方法，由于建造的顺序等问题，往往会出现单边约束的情况。同时大型深水平台在运输时，因其结构较大，单管长度较长，在风载荷的作用下，会发生涡激振动，长期地振动会引起结构疲劳破坏，影响平台使用寿命。基于此，本文开展了在建和运输两个状态下的导管架圆管风致涡激振动研究，并使用非线性能量阱进行减振。 本文的研究主要分为两个部分。第一部分是进行刚性圆柱涡激振动的减振研究，这一部分旨在分析非线性能量阱对于这类发生涡激振动的圆截面构件的减振。建立了两自由度的主-从系统运动方程，采用多尺度法混合谐波平衡法的近似解析解法进行求解，并与数值结果进行对比，验证方法和推导过程的正确性。得到了系统的幅频响应曲线，进行不同非线性能量阱参数的敏感性分析。考虑非线性能量阱之后，分析了系统的鞍结分岔和Hopf分岔现象。 第二部分，建立了单边约束和简支支撑单管的动力学方程，采用欧拉梁理论，附加一个非线性能量阱，通过尾流振子模型模拟受到的流体力。对导管架圆管进行涡激振动预测，结合粒子群优化算法，对非线性能量阱的参数进行最优化设计。优化后的非线性能量阱可以有效降低发生了涡激振动圆管的运动响应。最后分析了非线性能量阱布置位置和参数偏离对减振效果的影响。 |
| 作者： | 陈益群 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 刘利琴;沈文君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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