半潛式超大型浮式結(jié)構(gòu)物連接體疲勞分析研究.pdf

1、隨著我國陸地資源的不斷減少，對海洋的開發(fā)迫在眉睫，近幾年我國與南海周邊國家關(guān)于島嶼主權(quán)的爭端愈演愈烈，急需研發(fā)一種能常駐南海島礁附近的，可供船只?？?、飛機(jī)停降的大型海上浮式平臺。超大型半潛式浮式結(jié)構(gòu)物由于結(jié)構(gòu)尺寸十分巨大，不宜采用長條連續(xù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)采用多模塊拼接方式。模塊間通過連接器連接，保證了結(jié)構(gòu)的連續(xù)，同時(shí)有利于緩解波浪引起的彎曲應(yīng)力。
　　連接器的疲勞壽命對整個(gè)超大型半潛式浮式結(jié)構(gòu)物的正常運(yùn)營有著至關(guān)重要的影響，其使用壽命直

2、接影響著超大型浮式結(jié)構(gòu)物整體的壽命，因此對連接器疲勞壽命的研究十分重要。
　　首先，本文闡述了材料疲勞壽命的相關(guān)理論，根據(jù)超大型浮體連接器的材料特性，選用S-N曲線法進(jìn)行疲勞壽命的計(jì)算理論依據(jù)。根據(jù)平均應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度的影響，選用GOODMAN法進(jìn)行修正。
　　其次，根據(jù)水動(dòng)力三維勢流理論，采用水動(dòng)力分析軟件AQWA，基于時(shí)域分析方法模擬計(jì)算了超大型浮式結(jié)構(gòu)物在系泊狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，得到各個(gè)位置的連接器靜力載荷幅值以及載荷時(shí)間

3、歷程譜。得出，在45°環(huán)境載荷角度下連接器c6受力較大，且連接器y方向的載荷對連接器影響甚微。
　　然后，通過前期研究，選用三種連接器設(shè)計(jì)方案：一種剛性鉸接方案和兩種柔性鉸接方案。選取了不同彈性模量的三種柔性柔性材料，通過不同的柔性材料與柔性連接方案的組合，總共組合出七種連接器方案作為研究對象。通過計(jì)算得到的連接器靜力載荷，根據(jù)彈性體有限元接觸理論，運(yùn)用 MSC.PATRAN/NASTRAN進(jìn)行各個(gè)連接器的靜力分析，得到不同工況下

4、的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。發(fā)現(xiàn)將柔性材料放置于耳孔內(nèi)壁這樣設(shè)計(jì)方案對減少應(yīng)力集中現(xiàn)象有著顯著的效果。而剛性連接器和在尾端增設(shè)緩沖隔板的柔性連接器會在耳孔處發(fā)生應(yīng)力集中。
　　最后，運(yùn)用Miner線性累計(jì)損傷理論，根據(jù)材料的S-N循環(huán)壽命曲線、連接器應(yīng)力計(jì)算結(jié)果以及連接器的載荷時(shí)間歷程譜，采用疲勞壽命分析軟件 MSC.Fatigue分別對這七種鉸接式連接器進(jìn)行疲勞壽命分析研究，對比出不同連接器、不同柔性材料對疲勞壽命的影響。得到，連接器耳孔處