超大型海上浮体平台连接器设计及动力学特性研究

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1、学校代号10532学号S12021047分类号TB123密级公开硕士学位论文超大型海上浮体平台连接器设计及动力学特性研究学位申请人姓名卢超培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称徐道临教授学科专业机械工程研究方向机械振动论文提交日期2015年5月10日学校代号：10532学号：S12021047密级：公开湖南大学硕士学位论文超大型海上浮体平台连接器设计及动力学特性研究学位申请人姓名：卢超导师姓名及职称：徐道临教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2015年5月10日论文答辩日期：2015年5月28日答辩委

2、员会主席：邹伟生教授ConnectorDesignandDynamicCharacteristicsStudyofVeryLargeFloatingStructurebyLUChaoB.E.(HenanUniversityofTechnology)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniv

3、ersitySupervisorProfessorXUDaolinMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加巧注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期他：采年参月若。曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学

4、校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。＿＿２、不保密回。＂＂请在レッ上相应方框內打Ｖ（）作者签名：日期：年參月知日导师签名：日期今＾為＾技：年厂月３口日］超大型海上浮体平台连接器设计及动力学特性研究摘要超大型海上浮体平台是立足国家海洋权益维护和深海资源开发的战略需求，具有先导性的

5、重大高端海洋工程装备。它具有结构大尺度、多模块组合、刚柔连接、流固耦合等特点，是一个典型的非线性振子网络系统。本文以超大型海上浮动机场为研究对象，尝试将非线性网络动力学的最新理论应用到超大型海上浮体平台的动力学研究。超大型海上浮动机场是一个多模块链式拓扑耦合的典型非自治振子网络。本文基于线性波浪理论、单浮体模块动力学模型、连接器力学模型以及锚泊系统力学模型，构建了超大型海上浮动机场的网络动力学模型。该网络动力学建模方法具有普适性，能适应于各类复杂网络拓扑结构的超大型海洋浮体平台，灵活应对各类形式的系泊约束。鉴于浮体模块间的连接器力

6、学特性对浮动机场的动力响应具有关键性影响，论文提出并研究了三种新型连接器力学模型（平行铰接式弹性连接器模型，交叉铰接式弹性连接器模型，复合型弹性连接器模型）。通过数值仿真分析三种连接器模型下浮动机场的非线性动力响应和连接件载荷特性。与线性分析结果对比表明，线性分析在动力响应特性预报和载荷评估上存在失真和误差，传统线性分析方法会严重低估系统的实际动力响应和载荷。分析了三种连接器模型对浮动机场非线性动力响应特性的影响以及连接件自身载荷特性，结果表明复合型弹性连接器模型能更有效抑制系统的动力响应，具有良好力学特性；复合型连接器模型具有优

7、异的载荷特性，有效安全设计参数区间最为广阔，结构模型最合理。进一步探讨了超大型海上浮动机场的复杂网络动力学行为——网络协同及同步化效应。本文尝试在海洋工程领域介绍一个全新的系统动态稳定性概念，即基于振幅死亡机理研究海上浮动机场的动力学稳定性问题。针对两类关键参数分析三种连接器模型对系统稳定性边界图谱的影响。结果表明复合型弹性连接器模型下的浮动机场振幅死亡参数区域最大，有效安全的连接件设计参数区间最广，系统整体动力学稳定态也最好，为进一步优化连接器模型结构设计提供了理论指引。连接器模型对海上浮动机场的整体动力学稳定性具有重大影响，设

8、计有效安全的连接器模型结构对超大型海上浮体平台的研究开发具有重大意义。关键词：海上浮动机场；网络动力学；连接器模型；振幅死亡；非线性响应特性II硕士学位论文AbstractTheverylargefloatingstructureisacuttin