超大型海上浮體平臺連接器設(shè)計及動力學特性研究.pdf

1、超大型海上浮體平臺是立足國家海洋權(quán)益維護和深海資源開發(fā)的戰(zhàn)略需求，具有先導性的重大高端海洋工程裝備。它具有結(jié)構(gòu)大尺度、多模塊組合、剛?cè)徇B接、流固耦合等特點，是一個典型的非線性振子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本文以超大型海上浮動機場為研究對象，嘗試將非線性網(wǎng)絡(luò)動力學的最新理論應(yīng)用到超大型海上浮體平臺的動力學研究。
　　超大型海上浮動機場是一個多模塊鏈式拓撲耦合的典型非自治振子網(wǎng)絡(luò)。本文基于線性波浪理論、單浮體模塊動力學模型、連接器力學模型以及錨泊系統(tǒng)

2、力學模型，構(gòu)建了超大型海上浮動機場的網(wǎng)絡(luò)動力學模型。該網(wǎng)絡(luò)動力學建模方法具有普適性，能適應(yīng)于各類復雜網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的超大型海洋浮體平臺，靈活應(yīng)對各類形式的系泊約束。
　　鑒于浮體模塊間的連接器力學特性對浮動機場的動力響應(yīng)具有關(guān)鍵性影響，論文提出并研究了三種新型連接器力學模型（平行鉸接式彈性連接器模型，交叉鉸接式彈性連接器模型，復合型彈性連接器模型）。通過數(shù)值仿真分析三種連接器模型下浮動機場的非線性動力響應(yīng)和連接件載荷特性。與線性分析

3、結(jié)果對比表明，線性分析在動力響應(yīng)特性預報和載荷評估上存在失真和誤差，傳統(tǒng)線性分析方法會嚴重低估系統(tǒng)的實際動力響應(yīng)和載荷。分析了三種連接器模型對浮動機場非線性動力響應(yīng)特性的影響以及連接件自身載荷特性，結(jié)果表明復合型彈性連接器模型能更有效抑制系統(tǒng)的動力響應(yīng)，具有良好力學特性；復合型連接器模型具有優(yōu)異的載荷特性，有效安全設(shè)計參數(shù)區(qū)間最為廣闊，結(jié)構(gòu)模型最合理。進一步探討了超大型海上浮動機場的復雜網(wǎng)絡(luò)動力學行為——網(wǎng)絡(luò)協(xié)同及同步化效應(yīng)。
　

4、　本文嘗試在海洋工程領(lǐng)域介紹一個全新的系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性概念，即基于振幅死亡機理研究海上浮動機場的動力學穩(wěn)定性問題。針對兩類關(guān)鍵參數(shù)分析三種連接器模型對系統(tǒng)穩(wěn)定性邊界圖譜的影響。結(jié)果表明復合型彈性連接器模型下的浮動機場振幅死亡參數(shù)區(qū)域最大，有效安全的連接件設(shè)計參數(shù)區(qū)間最廣，系統(tǒng)整體動力學穩(wěn)定態(tài)也最好，為進一步優(yōu)化連接器模型結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論指引。連接器模型對海上浮動機場的整體動力學穩(wěn)定性具有重大影響，設(shè)計有效安全的連接器模型結(jié)構(gòu)對超大型海上