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海洋平台结构随机响应复模态法及阻尼隔振减振技术研究

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前言

第一章综述

1.1本课题研究的目的和意义

1.2海洋平台结构动力响应的研究现状

1.2.1计算模型的选择

1.2.2动力响应分析

1.3结构振动控制减振技术的研究现状

1.3.1被动控制技术

1.3.2主动控制

1.3.3混合式控制方法

1.3.4半主动控制技术

第二章海洋平台随机荷载模拟

2.1随机波浪和波浪力

2.1.1流体运动基本方程与边界条件

2.1.2小振幅波理论

2.1.3随机波浪谱

2.1.4 Morison方程

2.1.5谱分析法求波浪力谱

2.1.6随机波浪力谱的白噪声模型

2.1.7随机波浪力时程值的数值模拟

2.1.8随机波浪力的时程值计算

2.2地震作用

第三章海洋平台结构随机响应分析的复模态法研究

3.1复模态分析法

3.1.1运动方程的求解

3.1.2动力响应特性的分析

3.1.3穿越分析和峰值统计特性

3.2复模态法计算的编程及数值研究

3.2.1计算编程

3.2.2算例及数值分析

3.3本章结论

第四章导管架式海洋平台结构的动力响应

4.1周期荷载作用下平台结构的振动

4.2随机荷载作用下平台结构的振动

4.2.1周期函数的扰力

4.2.2非周期(随机)函数的扰力

4.3导管架式海洋平台CDZX-2的测试及动力响应

4.3.1测试方案与量测仪器

4.3.2测试数据与结果

4.3.3 CDZX-2平台结构在波浪和地震工况作用下的动力响应

4.4本章结论

第五章导管架式海洋平台结构阻尼隔振原理及减振效果分析

5.1阻尼层隔振方案

5.2阻尼层隔振原理

5.2.1多自由度体系简化模型的解耦

5.2.2结构阻尼比分析

5.3结构阻尼比与隔振层参数的关系

5.4阻尼隔振层参数的确定

5.5平台结构阻尼隔振的动力响应

5.6阻尼层减振效果分析

5.6.1随机波浪荷载作用下振动控制分析

5.6.2地震作用下振动控制分析

5.7本章结论

第六章结论

参考文献

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致谢

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摘要

该文在总结国内外对海洋平台结构动力分析研究现状的基础上,针对浅海导管架式海洋平台的型式与结构特点,研究了导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系及其减振效果,为了充分发挥阻尼器的耗能减振作用,提出了在平台结构导管架端帽和甲板之间设置柔性阻尼层的新型阻尼隔振方案.针对某一典型平台结构,建立了海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型,进行了波浪荷载工况和地震工况的数据模拟,研究了隔振参数与结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔振层层间相对位移的控制效果,运用复模态理论研究了位于较深水位的固定式导管架海洋平台在随机波浪力作用下考虑结构与波浪相互作用时运动方程中非经典阻尼的解耦问题,获得了结构响应的解析解.计算与分析结果表明,阻尼隔振方案是导管架式海洋平台的一种有效的减振措施.复模态变换解决结构阻尼与线性化后的水阻尼迭加后不具有经典阻尼的特点而产生的计算问题,针对某典型钢质海洋平台在考虑和不考虑波浪力与平台结构相互作用的两种情况下,进行了动力响应数值分析和研究.当采用考虑结构与流体相互作用的复模态分析方法,将使海洋平台结构在随机荷载作用下的响应分析更为精确和合理.

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