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铰接式六边围圈型浮体的载荷及响应特性研究
| 论文题名： | 铰接式六边围圈型浮体的载荷及响应特性研究 |
| 关键词： | 铰接式六边围圈型浮体;结构设计;水弹性响应 |
| 摘要： | 随着人类对海洋资源开发与海洋空间利用的相关需求迅速增大，超大型浮体已成为海洋工程装备领域的热点研究内容。铰接式六边围圈型浮体是一种用于服务海警船舶常态化巡航执法的深远海综合保障平台，可提供船舶停靠、维修补给、船员休息娱乐等综合保障服务，对我国南海海洋权益维护与海洋经济开发具有重要意义。铰接式六边围圈型浮体由铰接连接器将六个梯形单模块浮体首尾相连组成，长度与厚度比巨大且结构扁平，在波浪载荷的作用下容易产生波激振动响应和较大的结构变形。由于采用铰接连接方式，各模块间具有相对转动，各模块间的载荷和响应互相关联影响，铰接式六边围圈型浮体较刚性单模块浮体具有更为复杂的载荷与响应，有必要针对铰接式六边围圈型浮体的载荷和响应展开研究。本文结合水弹性模型试验与数值仿真方法，研究了铰接式六边围圈型浮体的载荷及响应特性，为其结构设计和工程应用提供指导。 本文首先设计了铰接式六边围圈型浮体水弹性模型和测点方案，制定试验方案和工况，开展了铰接式六边围圈型浮体模型试验。通过改变波长、波高、浪向等波浪参数，研究了在规则波作用下铰接式六边围圈型浮体模型的载荷及响应规律，获得了铰接式六边围圈型浮体模型在不同波高、波长和浪向下的系列载荷和响应结果。 然后基于三维水弹性理论，采用三维水弹性分析平台THAFTS对铰接式六边围圈型浮体水弹性模型试验进行了数值仿真，建立铰接式六边围圈型浮体模型的水动力模型和结构模型，采用BUSH单元模拟铰接连接器刚度关系，实现了铰接式六边围圈型浮体的水弹响应数值仿真计算。通过数值仿真计算结果与模型试验结果比较分析，二者吻合较好，表明数值仿真方法和试验结果的有效性。 最后采用经模型试验验证了的三维水弹性数值仿真方法对某铰接式六边围圈型浮体的实型结构进行数值仿真预报。分别建立铰接式六边围圈型浮体的实型的水动力模型和有限元模型，对铰接式六边围圈型浮体的实型进行了频域水弹性响应计算，讨论了变波长、浪向对实型结构的载荷及响应特性的影响，分析了浮体的垂向弯矩分布特征，然后对铰接式六边围圈型浮体的实型进行了时域水弹性响应计算，计算分析得到实型结构载荷及响应特性。计算结果表明铰接式六边围圈型浮体具有不可忽视的水弹性响应，本研究结果可用于此类宽扁围圈型浮体结构的设计与建造参考。 |
| 作者： | 胡可 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 吴卫国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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