钢质海洋平台在随机荷载作用下动力响应分析的复模态法

摘要

该文分析了导管架平台在随机波浪作用下动力响应问题,采用空间刚架建立有限元方程.认为海浪是零均值的、各态历经的高斯过程,波高谱服从P-M分布.利用线性波浪理论及广义Morison公式,计算波浪荷载.计及流体与结构的相互作用,用统计线性化方法将非线性阻尼予以线性化.利用复模态对动力方程在状态空间予以解耦,结构与流体的相对速度的均方响应通过迭代求得.计算了一个典型平台的动力响应,并与在实模态空间解耦的近似方法所得结果进行了比较.结果表明,该文方法正确,而且可提高计算速度与精度.该方法可推广应用于海洋平台在其它荷载作用下的动力响应分析及其控制分析.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1本课题研究的目的和意义

1.2国内外海洋平台动力响应研究的现状

1.2.1计算模型的选择

1.2.2荷载工况分析

1.3计算方法的选择

1.4本文主要工作

第二章随机波浪理论与波浪力计算

2.1基本方程与边界条件

2.1.1基本假设

2.1.2基本方程

2.1.3边界条件

2.2小振幅波的线性理论

2.2.1基本方程和边界条件的线性化

2.2.2有限水深中的前进波

2.3随机波浪理论

2.3.1基本假设

2.3.2随机波浪谱

2.4Morison方程

2.4.1阻力系数CD和惯性力系数CM

2.4.2阻力的线性化

2.5小尺度桩柱上的波浪力模拟

2.5.1波浪模拟法计算不规则波浪力

2.5.2谱分析法计算波浪力

2.5.3波浪力时程值的数值模拟

2.6本章小结

第三章海洋平台结构动力方程

3.1.荷载模型

3.1.1荷载类型及波浪力的计算

3.2结构模型与动力方程的建立

3.2.1建立坐标系

3.2.2形成结构单元刚度矩阵和单元质量矩阵

3.2.3海洋平台的动力方程

3.3时域复模态分析法

3.3.1随机响应分析的复模态法

3.3.2动力响应特性的计算

3.3.3穿越分析和峰值统计特性

3.4传统实模态解法

3.5本章小结

第四章数值研究

4.1程序编制的目的

4.2程序使用的软件

4.3程序的总体设计

4.4算例

4.4.1算例的基本数据

4.4.2计算模型的模态分析

4.4.3截至频率的确定

4.4.4水质点速度谱与加速度谱

4.4.5计算结果分析

附表

结论

参考文献

致谢