全耦合深海平台系统中液压张紧器的数值模拟

基于利用ABAQUS开发的平台/系泊索/立管全耦合分析程序,研究应用于深海平台系统与顶端张紧式立管连接的液压张紧器的数值模型.对数值模拟液压张紧器中的刚度非线性效应、摩擦效应以及平台、张紧器和顶端张紧式立管的耦合连接方式进行了研究,提出了非线性液压张紧器模型.通过张紧器线性和非线性模型结果的比较,得到了非线性效应对立管和平台响应的影响,对提高顶端张紧式立管极限强度和疲劳寿命的预报精度有一定的帮助作用.     

深海脐带缆弯曲加强器时域疲劳敏感性分析

摘要：
鉴于聚合物材料制作的弯曲加强器非线性特性显著,传统频域疲劳分析方法已不适用,而疲劳强度是弯曲加强器设计关键难点,建立了弯曲加强器分析的数学模型,给出了基于数学模型的弯曲加强器疲劳分析方法.从整体到局部进行时域疲劳分析,对影响弯曲加强器疲劳性能的参数进行敏感性分析,讨论了各个参数对弯曲加强器疲劳性能的影响.文中提出的方法和所得的结论可为深海脐带缆弯曲加强器分析设计提供参考.
关键词：
脐带缆; 柔性管; 弯曲加强器; 疲劳分析; 敏感性分析
中图分类号： P 751
文献标志码： A     

遗传算法优化模糊控制器及其在非线性系统中的应用

提出一种基于遗传算法优化地模糊控制器的设计方法,即利用遗传江地对模糊控制的器的参数进行寻优构成一个ＧＡ－Ｆｕｚｚｙ控制器。该算法适用于多输入－多输出系统,对于典型非线性复杂系统二级例立摆的仿真证明了本文控制算法的有效性和适应性。     

基于状态观测器的倒立摆系统控制与实验研究

针对具有非线性、强耦合等特性的典型多输入多输出控制实验系统,建立了倒立摆系统的结构模型,阐述了系统的工作原理.提出了一种基于状态观测器的控制器设计方法,并在建立系统模型过程中,采用振动和力学原理对倒立摆系统的相关重要参数进行了实验测定.通过实验验证了所提出控制方法的有效性,为倒立摆系统稳定性控制、系统设计以及其他相关研究提供了理论依据和方法.     

多参数耦合作用下海洋立管动力响应实验

为探究多参数耦合作用下的海洋立管动力响应,设计并开展了海洋立管动力响应模型实验。模型实验的主要研究参数分为立管设计参数与流场参数。立管参数：弹性模量,边界条件、顶张力,流场参数：流速和波浪参数（波高及周期）。综合考虑五种参数进行实验室的海洋立管模型实验,模型材料选取了铝（Al）和有机玻璃（PMMA）,分别定性的对应金属立管及纤维复合材料增强海洋立管;边界条件采用两端铰接（S-S）和铰接-固接（S-F）;顶张力选取 10N和30N;外流速采用 0.3m/s和0.7m/s;波浪考虑波浪的大小分别选择周期为1.0s波高为5cm的小波浪和周期为2.0s波高为15cm的大波浪。实验研究了立管模型在 32种不同工况参数搭配下的动力响应情况,通过对实验数据分析,得出了多参数耦合作用下各参数对海洋立管的影响效果。结果表明：立管振幅与弹性模量、约束数量以及顶张力的大小成反比,与流速及波浪大小正相关,特别是在垂直来流方向,直接影响立管是否发生明显的涡激振动。     

考虑大变形的深水立管涡激振动非线性分析方法

在以往研究成果的基础上,提出考虑大变形的深水立管涡激与参激耦合振动的力学模型,并开发相应的计算程序。在验证新模型计算程序可靠性的基础上,以服役于1 500 m水深的深水顶张式立管为算例,对其涡激振动的动力特性、涡激振动的响应特征以及涡激参数和环境荷载参数对立管振动响应的影响进行研究。结果表明:提出的分析方法能够很好地预测深水立管涡激振动的特征,深水立管的涡激振动响应受顶端平台激扰的影响,其响应特征是环境荷载、立管结构参数、顶部平台垂荡运动的函数。     

基于进化策略的柔性立管防弯器优化设计

采用进化策略的优化方法对防弯器的结构进行优化设计,以达到减小结构体积、减轻结构质量的目的.运用进化策略在给定的设计参数范围内对结构进行优化,并通过细长梁模型模拟防弯器和柔性立管的组合结构,检验优化后的结构是否符合设计要求.以防弯器体积为目标函数,将其结构主要几何参数作为变量,在给定的受力条件下,以防弯器弯曲曲率小于允许值为约束条件,对结构进行优化设计.将本文程序的优化结果与不同优化方法的计算结果进行对比,结果表明:本优化方法的收敛性较好,优化效果明显,而且在一定程度上要优于遗传算法的优化效果.     

深海顶张式立管组合参激共振的非线性振动分析

研究了深海顶张式立管参数激励和涡激共同作用下的非线性振动特性.考虑平台升沉运动激励和涡激力建立立管振动方程,采用多尺度方法求解立管振动方程的近似解析解.考虑和型组合参激共振1 2?????情况研究立管的振动特性,计算得到了立管的幅频响应曲线,分析了平台升沉运动对深海立管非线性振动的影响.结果表明:当参激频率满足和型组合参激共振条件时,立管振动响应中频率为1/2参激频率的亚谐波成分明显;且由于内共振关系的存在,立管1阶模态被激发,其幅值远大于2阶模态幅值;随着平台升沉运动幅值的增大,立管横向振动幅值显著增大,这表明平台运动对于立管弯曲振动有重要影响.     

附件驱动系统固有频率灵敏度的计算分析

为了对附件驱动系统的动态特性进行优化设计,利用坐标变换,以稳态为参考状态,对附件驱动系统非线性模型进行了线性化处理,并利用复模态分析法推导出了固有频率对设计参数的灵敏度分析式.线性化处理前后模型的计算结果证明,利用线性模型对系统动态特性进行分析是可行的.文中还分析了张紧器参数(张紧器刚度、张紧器安装角、张紧臂长)与系统一阶固有频率的关系,结果表明:一阶固有频率对不同的张紧器参数和相同张紧器参数的不同取值的敏感度是不同的；在张紧器的3个设计参数中,一阶固有频率对张紧臂长的变化最敏感,通过改变张紧臂长来达到降低一阶固有频率的目的是最为有效的方法.     

非粘结柔性立管轴对称载荷作用下的理论模型分析

非粘结柔性立管结构复杂,建立一个高效的力学模型非常关键。本文基于最小势能原理,建立了柔性立管在轴对称荷载作用下的刚度矩阵,通过罚函数方法得到表示层间法向接触关系的附加矩阵,将2个矩阵相加即得到柔性立管的整体刚度矩阵。利用此模型讨论了罚参数的取值,分析了柔性立管在拉伸和扭转荷载作用下的力学响应,并与数值模拟和实验结果进行了对比。研究表明:罚参数的取值越大,计算精度越高,但是取值过大会引起方程病态,结果不准确。该理论模型能够正确反映非粘结柔性立管在轴向拉力和扭矩作用下的力学特性,为工程设计的初始阶段提供了一定的参考依据。     

复合材料蜂窝夹层与长桁加筋形式在翼面类结构上的对比选用

从飞机翼面类结构选型设计的角度出发,在等重量基准下,比较了蜂窝夹层和长桁加筋的壁板形式对于翼面主要载荷的承载能力。主要通过工程算法,计算分析了两种壁板结构形式下翼面整体的抗弯能力和局部弯曲刚度,并从复合材料层压板厚度、蒙皮宽度、翼型高度分类对二者承载能力做了比较。得到结论:对于翼型高度低、层板厚度小的次承力翼面结构(如活动面等),蜂窝结构的局部抗弯结构效率一般要高于长桁加筋结构。对于翼型高度高、层板厚度大的主承力翼面结构(如外翼盒段、中央翼等),长桁结构的局部抗弯结构效率一般要高于蜂窝结构。     

Inelastic Deformation Analysis of Aluminum Bending Members

Introduction Aluminum alloys are typical nonlinear metallic materi- als. The stress-strain relationship for such materials is characterized by the continuity between the quasi- elastic and the inelastic hardening behavior (see Fig. 1).The constitutive equ…     

导向架隔水管在波流联合作用下的非线性动力响应

考虑了波流联合作用下固定式钻井装置隔水管与导向架之间的间隙-接触条件，讨论了非线性边界条件下瞬态动力学问题的求解方法。应用有限元法，将隔水管简化为海底泥面线下3m处固支、下层平台简支、中间不同高度的横向振动被导向架限制的梁模型，采用ANSYS软件，利用其combination40单元来模拟隔水管与导向架之间的间隙-接触条件，实例计算了百年重现期环境载荷下隔水管的动力响应，得到了典型节点的位移-时间历程和典型单元的等效应力-时间历程，成功实现了隔水管的强度校核。该计算结果为带导向架隔水管的设计与分析提供了参考。     

深水钻井隔水管与井口系统耦合力学行为分析

隔水管与井口系统的稳定性对海洋石油安全高效地生产与开发起着决定性的作用。为研究实际工况下的隔水管和井口系统的力学行为,综合考虑浪流载荷和土壤抗力等因素,建立了隔水管与井口系统耦合力学理论模型;并分析了张紧力和平台偏移量对隔水管和地层组合管柱力学行为的影响。分析结果表明,平台偏移量对隔水管与地层组合管柱的横向位移和弯矩影响不大,增加张紧力可以减小隔水管的横向位移和截面弯矩;同时也能减小地层组合管柱的横向位移,对增强井口系统的稳定性有促进作用。     

纯剪切横向密加筋板的加筋弯曲刚度门槛值

针对由横向密加筋板组成的散货船舷侧板承担着较大的面内剪切载荷,而散货船共同结构规范中加筋弯曲刚度设计考虑的是舷外水压力,并没有考虑剪切载荷的问题,研究在剪切载荷作用下横向密加筋板的加筋弯曲刚度门槛值.通过改变加筋的高度,可以改变加筋弯曲刚度,从而使加筋板的剪切屈曲强度和极限强度也随之变化.根据加筋板的纯剪切弹性屈曲强度和极限强度等于材料的剪切屈服极限,找出2种加筋弯曲刚度的门槛值,并把这2种加筋弯曲刚度值与AASHTO规范所得值进行对比分析.结果表明,应由剪切极限强度分析来确定横向密加筋板的无量纲加筋弯曲刚度门槛值.     

考虑加筋效应的薄板结构低频声传递损失

设计一种参数可调的加筋板结构简易实验装置,可根据需要对加筋板的加筋条数、加筋位置、加筋条材料、加筋条尺寸等加筋参数进行调整,研究不同加筋参数对结构整体性能的影响效果.基于该装置,选取3种不同加筋位置对平板结构进行加筋处理,并对加筋平板结构的低频隔声性能进行测试,尤其对不同加筋位置的作用效果进行分析,验证加筋参数对结构低频隔声性能的影响.研究结果表明:仅调整加筋位置这一参数就会对平板结构的低频隔声性能有所影响,尤其对声传递损失曲线的谷点频率有重要影响.     

双跨弹性转子系统弯扭摆耦合非线性故障特征分析

建立了非对称弹性支承下,带有基础松动-碰摩耦合故障的双跨转子系统弯扭摆耦合非线性动力学模型.应用数值方法研究双跨转子弯扭摆耦合振动下的动力学特性,利用分岔图、幅频特性曲线图、相图及幅值谱图,分析了摆振对于双跨转子系统的影响,揭示了不同结构参数下该类转子系统的典型非线性特征,为该类转子系统故障诊断提供依据.结果表明:摆振对双跨转子系统的运动影响显著;具有松动故障的转子系统非线性幅频特性曲线呈现不光滑的多个波峰     

受压加筋板极限承载能力研究

研究了面内单向受压的加筋板单元极限承载能力,考虑了弯扭耦合、加强筋截面变形、板的屈曲以及板和加筋之间的相互作用对加筋板极限承载能力的影响．计算结果表明算法具有较好的精度．