橫向有限應(yīng)變對張力腿海洋平臺渦激振動響應(yīng)的影響.pdf

1、張力腿平臺（Tension Leg Platform）是一種典型的流體和固體相互耦合作用的柔性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)固定平臺相比，更適合深海環(huán)境。位于海洋環(huán)境的張力腿平臺受到的載荷是相當(dāng)復(fù)雜的，本文著重考慮在渦旋脫落載荷作用下，橫向有限應(yīng)變對結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的影響。 首先，將平臺本體（甲板，立柱，浮筒）簡化成一個頂端集中質(zhì)量，把張力腿簡化成一根空心的柔性梁結(jié)構(gòu)，并與基礎(chǔ)通過一扭簧鉸接。然后，根據(jù)前人的研究結(jié)果考慮梁的軸向變形和撓曲變形，但

2、本文根據(jù)深海張力腿平臺的高柔性和有限變形特點，增加了橫向有限應(yīng)變，并考慮了頂端集中質(zhì)量對結(jié)構(gòu)動力學(xué)的影響，通過哈密頓原理和合理假設(shè)建立了非線性耦合振動方程和邊界條件。利用有限差分法對運動方程和邊界條件進行離散，采用Gear法對離散后的運動方程進行數(shù)值求解。 本文研究了張力腿平臺的平面結(jié)構(gòu)模型和空間結(jié)構(gòu)模型的渦激振動問題。在平面結(jié)構(gòu)模型中，比較了橫向有限應(yīng)變在不同渦旋脫落載荷的作用下對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。在結(jié)構(gòu)固有頻率附近，通過分析發(fā)

3、現(xiàn)橫向有限應(yīng)變會產(chǎn)生較大影響。并發(fā)現(xiàn)相對渦旋脫落頻率，渦旋脫落載荷的振幅影響更大。另外，頂端集中質(zhì)量所做虛功的影響也不可忽略。 在空間結(jié)構(gòu)模型中，采用半經(jīng)驗Morison公式模擬流體力的作用，在不同水流流速作用和渦旋脫落載荷共同作用下，比較了橫向有限應(yīng)變對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。結(jié)果表明，橫向有限應(yīng)變對渦旋脫落載荷作用方向的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響相對較小，但對軸向位移和水流方向位移響應(yīng)的影響很大，并通過功率譜分析發(fā)現(xiàn)，還將改變原有的結(jié)構(gòu)振動特性。