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挖泥船定位桩系统在波浪载荷作用下的疲劳强度分析
| 论文题名： | 挖泥船定位桩系统在波浪载荷作用下的疲劳强度分析 |
| 关键词： | 挖泥船;定位桩系统;波浪载荷;结构疲劳分析;有限元软件 |
| 摘要： | 随着当今航运事业的快速发展，国内深水港建设日益增多，挖泥船的工作环境也随之深水化。目前国内挖泥船大多都使用定位桩系统作业，工作环境的日渐恶劣和挖深的增加使得定位桩在工作条件下受到的风浪载荷明显加大，施工中出现的断桩、跑桩问题很突出，这些都与波浪载荷有关。当前国内设计单位对挖泥船桩腿的强度分析多还停留在常规的将波浪载荷简化为静水力的计算，而对于波浪动态载荷对挖泥船桩腿影响的研究目前还少有人涉及。 本文主要研究波浪交变载荷对挖泥船定位桩疲劳强度的影响。首先从波浪理论和船体运动公式出发，求解出不同波浪频率下挖泥船工作时定位桩受到的波浪交变力，利用相关有限元分析软件建立定位桩的有限元模型，将不同频率的波浪交变载荷以表载荷的形式加载到结构上，进行瞬态动力分析，得出每个频率下的应力幅值，产生相应的应力传递函数，进而选取典型海况并运用谱分析方法进行线性系统变换，计算得出应力谱的相关参数，最后用S-N曲线和Miner线性累积损伤理论对桩腿强度进行疲劳分析。 依据上述方法，以2000m3/h绞吸式挖泥船为实例，依据二维切片理论，用保角变换法求得运动公式中的水动力系数。选取了0.5L～4L之间的11个频率，分别计算了100％满载工况和10％装载工况下的波浪载荷，采用ANSYS有限元软件对结构进行瞬态动力分析，并依据渤海B1海域的波浪分布，选取了15个典型海况，由波浪P-M谱计算得到相应的应力谱，最终根据疲劳相关理论求得桩腿与卡箍连接处的局部挤压的疲劳损伤。数据结果显示，波浪交变载荷对挖泥船的疲劳有一定影响。 本文提出的挖泥船桩腿在波浪交变载荷作用下疲劳分析的方法，符合实际的工程背景，对以后施工中可能遇到的疲劳问题具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 付丽丽 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 徐慧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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