海洋平台波浪荷载计算及瞬态动力响应灵敏度分析伴随法

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1、摘要摘要本文讨论了固定式导管架海洋平台结构分析中的波浪荷载计算方法，并基于大型结构直喔五金折与优化设计程序系统JIFEX，实现了线性波、Stokes波、孤立波几种波浪理论的求解算法。此外，本文还研究了结构时域瞬态动力响应的灵敏度分析的伴随向量法。在固定式导管架海洋平台波浪荷载的分析与计算中，首先讨论了固定式导管架平台结构分析中的波浪荷载计算方法及几种波浪理论应用的算法。然后，基于大型结构有限元分析与优化设计程序系统JIFEX，实现了线性波、Stokes波、孤立波几种波浪理论的求解算法。并设计了一个以处理波浪荷载为

2、主的环境荷载前处理子程序，可以用Modson公式计算结构各个杆件上的波浪力，并将分布式波浪荷载计算结果离散为便于有限元分析的粱单元集中荷载，从而可以生成多种波浪环境因素产生的波浪荷载数据。波浪荷载前处理子系统的研制与实现，也是JIFEX动力分析程序的一部分，为平台结构波浪动力分析中的规则波计算、随机波的模拟及考虑结构——流体相互作用时的动水荷载计算打下了基础。在灵敏度分析的伴随向量法中，首先概述了结构动力响应及其灵敏度的分析方法，在此基础上研究了结构瞬态动力响应的灵敏度分析的伴随向量法，并推导了其具体实现公式。伴

3、随向量法由于解微分方程次数与设计变量无关，因此在处理约束函数多而设计变量少的问题时效率较高。可以利用Newmark法求出各时间离散点的动力响应，再利用直接法求解各时间离散点的伴随向量(两者的求解是分离的)．从而可得到各临界时间点上的灵敏度。文中在JIFEX程序系统中实现了伴随向量法分析程序。嗷值算例表明，选取合适的步长，可以得到令人满意的计算结果。卜一～、，。关键字：海洋平台、波浪荷载、结构瞬态响应、灵敏度分析、伴随向量AbsLractAbstractInthispaperthesearchwascarriedo

4、utfromthesolutionofthewaveloadinanalysisoffixed0ffshoreplatforillstructuresBasedonthefiniteelementanalysisandstructuraloptimizationdesignsoRwaresystemJIFEX，thealgorismforsolvingthelinearwave．StokeswaveandisolatedwavearerealizedAnditalsostudiedtheadjointmethod

5、ofthesensitivityanalysisforstructuraltransientdynamicresponsesInthepartoftheanalysisandcalculationforthewaveloadoffixedoffshoreplatform，firstly，thesolutionofthewaveloadinanalysisofthefixedoffshoreplatformstructuresandthealgorismoftheapplicationofseveralwaveth

6、eorieswasdiscussedAndthen,based0nthefiniteelementanalysisandstructuraloptimizationdesignsol[waresystemIIFEXthealgorismforsolvingthelinearwave，Stokeswaveandisolatedwaveal'erealizedApre—processingsubsystemforenvironmentalloadthatmainlydealswiththewave10adwasdes

7、ignedWithMorisonfunction,thewaveloadactonbeamsofstructurescanbecalculated，andtheresultofdistributedwaveloadcanbedispersedtocentralizedloadforbeamelementWbchisconvenientforfiniteelementanalysis．thenthewaveloaddatathatiScausedbymultifariouswaveenvironmentalfact

8、oriScreatedTheresearchandrealizationofthepre-processingsubsystemforwaveloadisalsoapartofthedynamicanalysissystemof／IFEX．Itfoundedthefoundationnotonlyforthecalculationofregularwaveandthesi