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第一章 绪论
1.1 深海采矿技术概述
1.1.1 深海采矿的战略意义
1.1.2 深海采矿开采系统
1.2 深海采矿扬矿管道工作特性的研究现状
1.2.1 管道运动与力学特性研究现状
1.2.2 管道输送研究现状
1.2.3 管道工作特性综合评价研究现状
1.3 中国1000m海试系统简介
1.4 本文研究内容与意义
第二章 硬管偏移特性的无网格法分析
2.1 无网格法简介
2.1.1 无网格法原理
2.1.2 无网格法类型
2.2 局部Petrov-Galerkin无网格法(MLPG)原理
2.2.1 位移近似函数
2.2.2 二维弹性体MLPG法基本方程
2.2.3 位移边界条件施加
2.3 局部Petrov-Galerkin无网格法程序设计
2.3.1 计算流程
2.3.2 算例验证
2.4 深海采矿硬管偏移特性的MLPG法计算
2.4.1 受力简化模型
2.4.2 计算结果与分析
2.5 本章小结
第三章 软管布放时初始空间构形分析
3.1 空间非线性有限元法简介
3.1.1 有限元方程
3.1.2 修正的拉格朗日法(U.L.)求解
3.2 软管布放时初始空间构形的有限元模型
3.2.1 浮力块布置方案
3.2.2 计算模型
3.3 计算结果与分析
3.3.1 浮力块设置的影响
3.3.2 海流速度的影响
3.3.3 支座形式的影响
3.3.4 弹性模量的影响
3.4 本章小结
第四章 软管工作特性的流固耦合分析
4.1 软管流固耦合计算模型
4.1.1 受力分析
4.1.2 流固耦合动力学方程
4.1.3 有限元模型
4.2 软管运动与力学特性的流固耦合分析
4.2.1 内部流提升速度的影响
4.2.2 内部流参数的影响
4.2.3 软管弹性模量的影响
4.2.4 集矿机行走工况的影响
4.3 软管输送的流固耦合分析
4.3.1 阻力损失计算
4.3.2 计算结果与分析
4.4 本章小结
第五章 软管工作特性的综合评价研究
5.1 基于模糊层次分析法的软管工作特性综合评价
5.1.1 模糊层次分析法基本原理
5.1.2 评价结果与分析
5.2 基于改进主成分分析法的软管工作特性综合评价
5.2.1 主成分分析法基本原理
5.2.2 改进的主成分分析法基本原理
5.2.3 改进的主成分分析法实例验证
5.2.4 评价结果与分析
5.3 本章小结
第六章 软管空间构形与输送的试验研究
6.1 弹性模量测定
6.1.1 实验方案
6.1.2 结果与分析
6.2 空间构形试验
6.2.1 试验方案
6.2.2 试验结果与分析
6.3 输送试验
6.3.1 试验方案
6.3.2 试验结果与分析
6.4 本章小结
第七章 管道系统整体联动的流固耦合分析
7.1 计算模型
7.1.1 受力分析
7.1.2 有限元模型
7.2 管道系统整体联动的运动特性分析
7.2.1 管道系统侧向振动
7.2.2 硬管偏移量
7.3 管道系统整体联动的力学特性分析
7.3.1 管道系统支座反力
7.3.2 管道系统最大主应力
7.4 管道系统整体联动的影响因素分析
7.4.1 拖航速度的影响
7.4.2 海浪周期的影响
7.4.3 中间仓结核质量的影响
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 全文结论
8.2 工作展望
参考文献
致谢
附录一 攻读博士学位期间发表的论文
附录二 攻读博士学位期间参与的科研工作