深水系纜的動(dòng)剛度特性研究及系泊分析.pdf

1、隨著海洋油氣資源的開發(fā)向深海進(jìn)行，海洋平臺(tái)的工作水深越來越大，傳統(tǒng)的懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)在深水和超深水系泊中的缺點(diǎn)越來越明顯。新型的繃緊式系泊系統(tǒng)在深水中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，正在逐漸替代懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)廣泛地應(yīng)用于深水平臺(tái)的系泊中。然而繃緊式系泊系統(tǒng)所采用的合成纖維系纜其力學(xué)性質(zhì)非常復(fù)雜，表現(xiàn)出明顯的非線性特性，在循環(huán)載荷下其剛度的非恒定性就是一個(gè)顯著的表現(xiàn)。這給繃緊式系泊系統(tǒng)的動(dòng)力分析帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文首先總結(jié)和評(píng)述了合成纖維系纜動(dòng)剛度的國(guó)內(nèi)

2、外研究現(xiàn)狀，介紹了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)合成纖維系纜動(dòng)剛度的處理方法，以期為國(guó)內(nèi)對(duì)合成纖維系纜動(dòng)剛度的研究提供參考。
　　 在此之前，國(guó)內(nèi)外的研究者對(duì)合成纖維系纜動(dòng)剛度的研究不能反映纜繩的載荷歷史、蠕變特性以及剛度變化過程。因此本文基于Schapery熱動(dòng)力學(xué)理論和一塑性理論提出一個(gè)粘彈性-粘塑性模型來反映合成纖維系纜的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算出其動(dòng)剛度。本文提出的模型能夠反映合成纖維纜繩的時(shí)間變化特性以及在整個(gè)加載-卸載過程中的剛度變化。

3、此外，本文還提出了明確的參數(shù)確定方法及步驟，可通過簡(jiǎn)單的蠕變實(shí)驗(yàn)確定模型的各個(gè)參數(shù)。之后將兩種載荷條件下聚酯纜繩的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，二者吻合較好，證明了模型的有效性和可靠性。在本文后半部分基于懸鏈線理論提出一個(gè)浮式平臺(tái)系纜的受力分析模型，并在此模型中引入前文提出的合成纖維系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型進(jìn)行準(zhǔn)動(dòng)態(tài)分析。最后針對(duì)一個(gè)Spar平臺(tái)進(jìn)行系泊分析，系泊分析中詳細(xì)對(duì)比了繃緊式系泊系統(tǒng)和懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)系纜的形態(tài)、張力及傾角分布，在平臺(tái)水