超大型浮体柔性连接器设计及强度分析

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1、上海交通大学硕士学位论文超大型浮体柔性连接器设计及强度分析硕士研究生：朱璇1120109148学号：导师：王德禹教授申请学位：工学硕士学科：船舶与海洋工程所在单位：船舶海洋与建筑工程学院答辩日期：2015年1月16日授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterDesignandFiniteElementAnalysisforVeryLargeFloatingStructureFlex

2、ibleConnectorCandidate：ZhuXuanStudentID:1120109148Supervisor：Prof.WangDeyuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringDesignandConstructionofNavalArchitectureandSpeciality：OceanStructureSchoolofNavalArchitecture,Ocean&CivilAffiliation：EngineeringDateofD

3、efence：January2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学硕士学位论文超大型浮体柔性连接器设计及强度分析摘要随着陆地资源的枯竭，海洋资源的开发将越来越受到重视。我国南海蕴藏着丰富的油气资源和矿产资源，今后必将成为资源开发的重点区域，然而南海风浪大、海流急、距离大陆遥远，这些因素一直制约着我国南海资源的开发与岛礁主权的维护。超大型浮体（VLFS）是一种超大型海洋浮式结构物，可以部署在近海或者国际水域，能

4、够作为海上的补给基地或者飞机场，可以供人员长期驻扎、船舶临时停靠补给、飞机起降。VLFS的尺度超过1000米，通常由多个模块通过连接器拼接组成。连接器的设计是VLFS设计过程中非常关键的环节，关系到整个VLFS的运营安全，具有重大的意义。目前国内外关于VLFS连接器的研究主要集中在连接器的动力特性研究，研究的是连接器所受的载荷，关于连接器结构的设计主要是概念设计，具体结构形式的设计较少。本文首先介绍了VLFS和VLFS连接器的研究现状，提出了连接器的设计准则。然后介绍了多模块浮体水动力计算的理论，接着

5、采用Sesam/GeniE软件建立了三种VLFS模块的水动力模型，计算出不同刚度连接器在不同海况、不同海浪入射角下的载荷值，结果显示不同刚度下连接器的载荷值和模块的运动幅值差别很大，本文选取了合适的连接器刚度，并计算出此刚度下的连接器在5个海况下不同海浪入射角的连接器载荷，选取了7级海况45°海浪入射角时的载荷作为连接器的设计极限载荷值，然后提出了一种柔性连接器的设计方案，连接器由整体铸造的双耳接头和单耳接头通过插销装配而成。双耳接头与模块连接处采用布置橡胶垫的方式，橡胶垫分别与接头和模块结构接触。每

6、个橡胶垫只收压不受拉。当橡胶垫受压时，会通过变形，把所受载荷均匀分摊到模块上，模块与橡胶垫接触的结构只受到压力，不受拉力。接着利用通用有限元软件Abaqus建立了连接器不同构件的有限元模型，进行了8种载荷工况下连接器的强度和刚度分析，计算结果表明结构方案符合设计载荷下的强度要求，连接器的刚度和设计刚度为同一数量级，刚度满足要求。本文为VLFS柔性连接器的设计提供了一种参考。关键词：超大型浮体；柔性连接器设计；非线性；有限元上海交通大学硕士学位论文DesignandFiniteElementAnalys

7、isforVeryLargeFloatingStructureFlexibleConnectorAbstractWiththedepletionoflandresources,peoplewillpaymoreandmoreattentiontomarineresourcesdevelopment.SouthChinaSeaisrichinoilandgasandmineralresources,soitisboundtobecomeakeyareaofresourceexploitationinth

8、efuture.However,inSouthChinaSea,thebigwaves,flowurgent,islandsandreefsbeingfarfromthemainlandhaverestrictedtheexploitationoftheSouthChinaSearesourcesandthesovereigntyprotectionofChina.Verylargefloatingstructure(VLFS)isakindofvery