超大型浮体水弹性响应的板模型分析

摘要

超大型浮体结构(Very Large Floating Structure，VLFS)的流体动力特性的求解有其特殊性。由于超大型浮体结构是极为扁平的巨型柔性结构物，不能将其视为刚体，所以它在波浪中的动力响应是一个典型的流固耦合问题。水弹性理论能对流体中任意形状物体的载荷、运动、变形和内力作统一的定性与定量分析，表现出描述流固耦合问题的适用性，因而被广泛地用于超大型浮体结构的水弹性响应分析中，但用于高精度计算和分析的数学模型往往具有异常庞大的工作量。
　　 研究VLFS(Very Large Floating Structure)的方法主要有两种，即直接法和模态分析法。大多数研究中使用的模态分析法，在使用这种方法时频率的计算是很重要的。最近几年，直接法也被逐渐采用。关于VLFS研究的发展趋势主要分四个部分：复杂海洋环境中的响应；计算效率的提高；非线性的影响；简单估计方法的探求。
　　 在本文的研究中，取正交异性矩形层合板模型作为研究对象，与均匀板模型相比，此模型可以在增加少量计算量的情况下，比较精确地得到超大型浮体结构的响应特性。
　　 本文是以有限元软件为基础来建立超大型浮体结构的板模型，通过格林函数法求解出速度势,并在势流理论的基础上建立了板模型的水弹性响应方程，进行求解分析。通过一个示例，把本文所用方法的计算结果与其它成熟软件计算的结果进行比较分析，两种结果在趋势上基本一致。最后又通过一个示例对本文的方法进行验证,得到的结果表明，本文的方法可以用于超大型浮体水弹性响应的计算分析。