大型装配式浮体连接结构及对浮体运动响应影响研究

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1、大型装配式浮体连接结构及对浮体运动响应影响研究SelectionofModularFloatingStructureConnectorandItsEffectonDynamicResponse工程领域：水利工程作者姓名：裴楠指导教师：刘海笑教授企业导师：刘振纹高工天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要大型装配式浮体是将数个模块化的浮体通过连接结构相连，形成巨大的整体浮式结构物。作为超大型浮式结构物的一种重要形式，大型装配式浮体的动力响应特性与传统浮式结构差别较大。与传统浮式结构物相比，大型装配式浮

2、体具有模块化程度高、安装方便、布置灵活、结构简单、建造成本低及经济性良好等优点，值得开展深入研究。本文主要围绕连接构件选取与优化，开展了针对性工作。基于三维势流原理及多体结构动力学，建立了三模块装配式浮体的数值计算模型。采用ANSYSAQWA计算的水动力系数，计算了三模块大型装配式浮体的运动响应及连接构件荷载，并将结果与物理试验模型数据进行对比，用以验证本文计算模型的可靠性。目前国内外对大型装配式浮体的研究主要侧重于连接构件荷载，且连接方式多为弹性连接，对其它连接方式研究较少。同时，现有研究中尚无明

3、确的连接构件的比选方案。本文对采用不同连接方式的大型装配式浮体进行计算，求得了运动响应、相对运动响应以及连接构件荷载，并提出了一种可量化的连接方式比选方案，可用于不同类型连接构件的比选。大部分针对弹性连接构件的研究选用三向连接刚度相同的连接构件，只有少数研究采用三向刚度不同的连接构件，但并未具体研究三向连接刚度对动力特性的影响规律。本文对三向连接刚度对大型装配式浮体动力特性的影响开展了研究，得到各个方向运动响应以及荷载与单独方向的连接刚度的关系，可为连接构件刚度的选择与优化提供参考。为避免共振现象的

4、不利影响，本文计算了各种连接刚度组合下浮体的共振频率，研究了共振频率与连接刚度之间的关系。为减小由共振现象造成的过大动力响应，本文提出为弹性连接构件加装阻尼结构，将传统的弹性连接构件升级为增强型弹性连接构件，并与传统的弹性连接构件进行了连接性能对比，为大型装配式浮体连接构件的设计、优化提供了参考。关键词：大型装配式浮体，RMFC，数值计算，连接构件，运动响应IABSTRACTModularfloatingstructureisahugeintegralfloatingstructurewhichis

5、connectedbyseveralfloatingmodelsviatheconnector.Asaveryimportantkindofstructuralconfigurationsforverylargefloatingstructures,modularfloatingstructure’sdynamicresponseisquitedifferentfromthetraditionalfloatingstructure.Comparedwiththetraditionalfloating

6、structure,modularfloatingstructurehastheadvantagesofhighmodularity,convenientinstallation,flexiblelayout,simplestructure,lowconstructioncostandgoodeconomy,soitisworthyoffurtherstudy.Thispaperfocusesontheselectionandoptimizationofconnectors,andthefollow

7、ingworkarecarryout:Basedonthreedimensionalpotentialflowtheoryandmulti-bodydynamicsmechanics,anumericalmodelofthree-modulemodularfloatingstructureisestablished.BasedonthehydrodynamiccoefficientscalculatedfromANSYSAQWA,themotionresponsesofthethree-module

8、modularfloatingstructurebodyandtheconnectorloadsarecalculated,andtheresultsarecomparedwiththeexperimentaldataofphysicalmodeltesttovalidatethecalculationmodel.Researchescarriedoutbothdomesticandabroadmainlyconcernabouttheconnectorloadsan