彈性細(xì)桿問(wèn)題有著廣泛的實(shí)際背景,立管、系泊線、鉆桿、電纜、繩索等等都可將彈性細(xì)桿作為其力學(xué)模型。在海洋開(kāi)發(fā)急速發(fā)展的今天,促使彈性細(xì)桿力學(xué)發(fā)展的一個(gè)新領(lǐng)域就是深海立管和系泊系統(tǒng)。本文以彈性細(xì)桿理論為基礎(chǔ)推導(dǎo)了適用于深海立管和系泊線的運(yùn)動(dòng)微分方程。在推導(dǎo)過(guò)程中,本文考慮了多種類(lèi)型立管和系泊線常見(jiàn)的布置形態(tài),如懸垂?fàn)顟B(tài)、張緊狀態(tài)等,使用有限元法在統(tǒng)一的整體坐標(biāo)系中模擬了三維空間中的立管和系泊線。通過(guò)多單元類(lèi)型的設(shè)置模擬了實(shí)際工程中存在的多類(lèi)型材料組成的系泊線,并保證了結(jié)構(gòu)截面的平滑過(guò)渡。本文推導(dǎo)的以深海中的立管和系泊線為對(duì)象基于彈性細(xì)桿理論的運(yùn)動(dòng)微分方程解決了懸鏈線模型不能處理的動(dòng)態(tài)剛度問(wèn)題,處理了梁模型不能模擬的深海管線動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題,以及結(jié)構(gòu)極端細(xì)長(zhǎng)性引起的小應(yīng)變大位移的幾何非線性問(wèn)題。在對(duì)結(jié)構(gòu)的邊界條件的處理中,根據(jù)實(shí)際工程情況,本文給出了彈簧阻尼約束和海底的模擬等處理方法。通過(guò)彈簧阻尼約束,可以方便地設(shè)定邊界條件坐標(biāo)系,在坐標(biāo)系中可以定義節(jié)點(diǎn)約束如線約束、彈簧約束和阻尼約束等。本文采用一層線性彈簧模擬平坦的海底實(shí)現(xiàn)海底條件對(duì)管線運(yùn)動(dòng)的影響。基于以上理論,本文使用Fortran90語(yǔ)言... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究?jī)?nèi)容
第2章 立管和系泊線的平衡方程
    2.1 彈性細(xì)桿的幾何學(xué)
    2.2 彈性細(xì)桿的運(yùn)動(dòng)學(xué)
    2.3 立管和系泊線的幾何形態(tài)
    2.4 立管和系泊線的軸向拉伸變形
    2.5 立管和系泊線的平衡方程
    2.6 本章小結(jié)
第3章 立管和系泊線的環(huán)境載荷
    3.1 立管和系泊線的向量形式運(yùn)動(dòng)微分方程
    3.2 立管和系泊線的拉伸控制
    3.3 立管和系泊線的環(huán)境載荷
    3.4 三維空間中水質(zhì)點(diǎn)速度的法向變換
    3.5 軸向力與拉格朗日乘子的關(guān)系
    3.6 本章小結(jié)
第4章 立管和系泊線的有限元解法及邊界條件
    4.1 有限元法概述
    4.2 立管和系泊線的離散形式運(yùn)動(dòng)微分方程
    4.3 靜力分析的離散形式方程
    4.4 動(dòng)力分析的離散形式方程
    4.5 海底模擬
    4.6 彈簧阻尼器
    4.7 本章小結(jié)
第5章 鋼懸鏈立管和懸鏈?zhǔn)较挡淳�的解析方程
    5.1 鋼懸鏈立管和懸鏈?zhǔn)较挡淳�的解析方程
    5.2 頂端張力與最小纜長(zhǎng)的關(guān)系
    5.3 本章小結(jié)
第6章 靜動(dòng)力分析校核及應(yīng)用案例
    6.1 懸鏈結(jié)構(gòu)的靜力分析參數(shù)
    6.2 靜力分析校核
    6.3 單擺的運(yùn)動(dòng)特性及運(yùn)動(dòng)周期
    6.4 動(dòng)力分析校核
    6.5 無(wú)阻尼指定運(yùn)動(dòng)公式形式的系泊線的動(dòng)力分析
    6.6 帶阻尼外部輸入運(yùn)動(dòng)參數(shù)的系泊線的動(dòng)力分析
    6.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號(hào)：3618235