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大吨位起重船刚柔耦合动态性能研究
| 论文题名： | 大吨位起重船刚柔耦合动态性能研究 |
| 关键词： | 大吨位起重船;刚柔耦合;拉格朗日方程;模态分析;动态性能;固有频率 |
| 摘要： | 大吨位深水起重船作为一种拥有超强起重能力和超高作业效率的海上作业系统，在深海平台建造及海难事故打捞中得到了广泛的应用。由于其具有起重吨位大、重心高、稳性要求高等特点，加之其作业环境也随水深的增加愈发恶劣，近年来，对大吨位起重船及其起吊系统的动态性能研究已成为国内外海工领域的研究热点。本文建立起重船及其起吊系统的刚柔耦合模型，并对其在不同工况下的动态响应进行展开分析，具体研究内容表述如下： （1）以Lagrange动力学方程为基础，根据大吨位起重船及其起吊系统的实际运动特点，推导整个刚柔耦合起重系统（包括刚性起重船和柔性起吊系统两部分）的动力学模型及作用在起重系统上的外力，并结合本文的研究目的，将模型进行适当简化； （2）将对起重系统动态性能影响极为重要的柔性起吊系统进行分析，得到A形架和吊臂的固有频率和振型。并对吊物系统在不同参数（如吊物重量、外部激励频率）下的动态响应特性进行探讨。由分析结果（如当外部激励频率接近吊缆固有频率时，单方向的面内激励也会激起面外角幅值的明显增大等）可知，对起重船进行动态性能分析时，将起吊系统作为柔性单元处理的必要性； （3）以“HYSY201”号起重船为计算实例，基于AQWA水动力分析软件计算主船体六自由度RAOs、附加质量系数和辐射阻尼系数，得出起重船各自由度的固有周期，并将各频率下的附加质量系数应用到整个刚柔耦合起重系统的动态响应分析中； （4）应用ANSYS有限元分析软件中的刚柔耦合模块，完成起重船及其起吊系统的刚柔耦合模型装配，确定整个起重系统外部载荷的具体形式，探究整个系统在不同工况下的动态响应规律。分析结果表明，起重船各自由度的运动幅值对于浪向、入射波浪频率、吊缆长度等的敏感性不尽相同。在海上吊装作业过程中，针对不同作业海况，应根据本文的分析结果，时刻监控和控制起重船及其起吊系统的运动，既要保证吊装作业顺利、高效地进行，更要保证工作人员的生命财产安全不受损害。 |
| 作者： | 孙为本 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 孙丽萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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