海洋平台振动控制研究及相似模型设计

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1、济南大学硕士学位论文摘要海洋平台是海上石油天然气资源开发的基础设施。平台的有效振动控制已成为延长平台使用寿命、提高平台可靠性、改善平台工作人员的舒适感的重要措施。因此，如何减轻平台在各种载荷作用下的振动日趋重要。本文结合国家自然科学基金项且，对ETMD减振系统在海洋平台中的减振效果和海洋平台相似模型进行研究，本文研究内容主要包括以下几个方面。第一，利用海洋平台上的设备和装置作为质量体构造ETMD减振系统。为分析ETMD减振系统的振动控制效果，将海洋平台和ETMD减振系统简化为二自由度系统进行研究。同时：‘引入振动控制效果评价指数作为减振效果评价指标，研究各个参数对振动控制效果的

2、影响。结果表明，影响ETMD系统振动控制效果的参数有系统的阻尼比、固有频率比和质量比，各参数的取值不同，振动控制效果也不同。第二，为得到ETMD减振系统的最优参数，根据二自由度动力学方程，编写了MATLAB程序。得到最优振动控制效果下ETMD系统的参数(胁=0．625，厶=0．500和品=O．431)及最优参数区间：肋，_(O．475，O．875)，厶产(0．350，O．750)和点户(O．191，0．591)。第三，为验证ETMD减振系统对海洋平台的振动控制效果，应用ANSYS有限元软件，对海洋平台在随机波浪载荷和地震载荷作用下的振动控制进行了仿真分析。仿真结果表明ETMD减

3、振系统能够有效的控制海洋平台的振动。第四，为满足将来模型试验的需要，本文还进行了海洋平台相似模型的设计研究。基于Backingham霄定理，推导出海洋平台相似模型设计需要满足的条件。针对海洋平台模型设计中，模型与原形固有频率难以满足相似条件的问题，引入固有频率比相对误差作为模型相似程度的衡量标准，对南海W12一l海洋采泊平台进行相似模型设计，得到较为满意的相似模型。最后，对相似模型进行验证。对海洋平台相似模型进行结构动力响应分析，按照相似关系求出原型响应的推算值。按照相似关系对海洋平台的原型进行结构动力响应分析，得到响应的原型值。分别对海洋平台模型的位移、速度和加速度的推算值与

4、海洋平台的原型值进行了比较验证。研究的结果表明海洋平台相似模型能很好的满足相似条件。总之，理论分析和仿真研究表明，ETMD减振系统对海洋平台的振动具有显著的I海洋平台振动控制研究及相似模型设计控制效果。根据满足固有频率相似条件的方法，设计的海洋平台模型能够满足相似条件，为下一步的研究奠定了基础。在后续研究中，将制造模拟平台，对ETMD减振系统在海洋平台控制中的应用做进一步的研究。关键词：海洋平台；振动控制；ETMD；相似模型II一—一：，一：，。。，!一：!，鎏星至些茎些圣：，一：：。一：：。。：一ABSTRACTOffshoreplatformsRrethebasesofof

5、fshoreoilandgasexploitation．Vibrationcontroltechniqueofoffshoreplatformsisoneoftheimportantmethodstoextendthesevicelife，enhancereliabilityoftheplatformsandimprovethecomfortablefeelingoftheworkers．Someresearchesontheeffectoftheextendedtunedmassdamper(ETMD)systemforvibrationcontrolofoffshorepl

6、atformsWeredoneinthisdissertation。whichisassociatedwitharesearchprojectsponsoredbyNationalNaturalScienceFoundationofChina．Themajoraspectsoftheresearchofthedissertationareshownasfollows．Firstly,theETMDsystemisconstructedbyusingtheequipmentsofoffshoreplatformasthemassbody．TheoffshorepIatform，o

7、D．whichonemassbodyischosenasanETMDsystem，issimplifiedasadouble·degree—of-freedomsystemintheresearch．Inordertoanalyzetheinfluenceofallparameterstothevibrationcontroleffects，theappraisalindexofvibrationcontroleffectisintroducedtostudythevibrationcont