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原文传递自升式海洋平台动态效应机理与抑制研究

论文题名：	自升式海洋平台动态效应机理与抑制研究
关键词：	自升海洋平台;水动力分析;结构模型;动态效应;浪向角;随机波浪
摘要：	在对自升式平台一系列研究工作总结归纳的基础上,对自升式平台的水动力分析分析方法,结构模型的简化建立,动态效应机理研究进行了分析,重点针对描述动态特性的一个重要指标:动态放大因子进行了研究,主要包括不同浪向角和海流速度的影响及机理分析,DAF的抑制方法的实施和探讨,桩腿结头形式的动态应力和改善方式以及随机波浪理论的动态分析等,具体描述如下。　　首先描述了自升式平台的水动力分析的基本理论、分析方法及计算结果,结构模型的简化和模型建立以及桩腿与海床联结的边界条件的确定和计算对比等。可以看出平台的前三阶模态为重点关注模态,其振型分别分别为船艉—船艏平动、左舷—右舷平动和水平方向的扭转。　　随后基于确定性波浪理论中的Stokes五阶波浪理论讨论了评价动态效应的一个重要指标:动态放大因子(DAF),将其产生机理进行了较为深入的研究。结果标明,单自由度方法的DAF计算值在周期比λ＞0.6时显著高于动态响应的DAF计算值,而在λ＜0.6的区域内单自由度方法的计算便不再保守。因此建议在λ＜0.6的区域采用动态响应DAF方法计算。与单自由度方法的计算结果进行对比的同时,分析了其差异的机理,研究了船体-桩腿联结刚度的重要作用和意义,并通过增加结构整体刚度的方法达到了抑制DAF的目的。　　针对不同浪向角情形下的动态效应机理进行了分析,各个浪向角情形下DAF随周期比的变化趋势基本相同。对于各浪向角而言,平台结构的总体有效质量和有效刚度都是相同的,只是水动力变化趋势及幅值的不同会导致结构位移和加速度的差异。当水动力和加速度一、二阶谐波的相位差较小时会产生叠加效应,从而导致动态变化幅值更大,反之会抑制动态幅值。　　重点分析了桩腿结头的动态应力和研究了桩腿结头的改善方式。证实了附加弯矩值与结头间隙成正比,可以通过结头间隙而改善桩腿受力。并且桩腿.船体联结处的刚度在结头的动态应力分析中起到了重要的作用。由于联结处刚度的增加会导致总体刚度的增加,从而DAF值会减小,导致了动态应力幅值的减小。　　从理论上分析了恒定海流会产生动态效应的机理,推导和分析了一系列的理论公式,然后从平台的动态特性入手进行数值分析,并以平台重心处的位移作为研究对象,比较了不同海流速度对动态效应的影响。包括不同周期下的动态响应曲线,不同流速下的动态和静态响应幅值及DAF的分析。　　最后基于随机波浪理论对结构的动态效应进行了分析,比较了不同时长的计算结果,确认计算获得稳定后再进行分析,并将随机波浪下计算的DAF与确定性波浪理论结果进行了对比分析,得出了一些有益的结论,同时为今后海洋平台动态效应的研究提供了依据。自升式海洋平台动态效应机理与抑制研究
作者：	黄曌宇
专业：	船舶与海洋工程
导师：	唐文勇
授予学位：	博士后
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文