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海洋浮体平台系留物动力响应特性分析及系留布局优化研究
| 论文题名： | 海洋浮体平台系留物动力响应特性分析及系留布局优化研究 |
| 关键词： | 海洋浮体平台;系留物;载荷分配;动力学分析;离散变量遗传算法 |
| 摘要： | 在恶劣的海洋环境条件下，由于海洋浮体平台剧烈的摇荡运动，用于紧固平台上非固定设备、载具等系留物的系留装置将承受巨大的载荷，若系留载荷分配不均，则其中一侧系留结构会受力过大，有发生破坏失效的风险。为解决系留物在海洋浮体平台上的安全停放的问题，需要构建真实可靠的系留模型计算系留载荷，并通过优化方法实现系留分布的合理布局，为此，本文对以上研究目标展开了研究。 首先，基于水动力学软件AQWA，以某船型平台作为研究对象，通过计算不同浪向以及不同波浪频率下的幅值响应算子与水动力学参数，对船型平台的水动力性能进行了分析，确定了船型平台最大运动响应所对应的浪向与波浪频率。在以上计算的基础上，为模拟实际海况下船体的运动，通过引入JONSWAP波浪谱，得到船型平台在不规则波浪下频域和时域的运动响应。 其次，为求解系留响应，构建了以六系留索方式系留的力学模型，根据达朗贝尔原理建立空间力系方程，并给出坐标系变换后系留机体受到的惯性力以及重力的计算方法。同时基于多体运动学软件ADAMS建立了参数化的系留模型，以船体平台的时域随机运动曲线为驱动，计算在不规则波浪作用下的系留响应，并分析系留座的空间坐标分布、预紧力和外载荷对系留响应的影响，得到了机体停放的角度、系留索的夹角以及风力的方向对系留响应的分布有较大影响的结论。然后利用有限元分析的方法，对系留装置的结构强度进行了校核。 此外，为寻求系留座布局的最优方案，编写了整数编码形式的离散变量遗传算法，并通过将其写入由宏命令编写的建模仿真脚本来实现优化的过程。经算例验证，优化后系留最大载荷大幅减小。最后基于C#.net平台开发系留载荷计算软件平台，能够实现系留模型的快速建模、仿真、优化的功能。 |
| 作者： | 马博昭 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 史冬岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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