超大型浮体运动与波浪载荷的水弹性响应分析
一种基于离散模块的浮体水弹性响应预报方法
一种基于离散模块的浮体水弹性响应预报方法WEI Wei;FU Shi-xiao;SONG Chun-hui【摘要】文章基于传统的多体水动力学和有限元方法,将连续的浮体离散为由有限个弹性梁元连接的刚体子模块,各个模块不仅受到相邻模块的水动力的干扰,同时还受到为保证结构连续性而引入的等效连接梁的作用,从而建立了一种新的可以用于求解浮体水弹性响应的数值方法.采用文中的数值计算方法,对一个箱形的超大型浮体的水弹性响应进行了研究.并通过与传统的水弹性方法计算结果的对比,证明了文中的方法的正确性和可靠性.该文的数值计算方法可为以后非均匀海洋环境下浮式结构物的水弹性响应计算提供依据.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2019(023)001【总页数】8页(P43-50)【关键词】多体水动力学;有限元;刚度阵;超大型浮体;水弹性【作者】WEI Wei;FU Shi-xiao;SONG Chun-hui【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TV131.20 引言近三十年来，超大型浮体在海上资源开发、海洋空间利用以及海上军事基地建设等方面发挥了重大的作用。
最早进行超大型浮体研究的是日本和美国，日本在90年代提出了箱式超大型浮体，主要用于海上机场、离岸集装箱码头等作用[1]；美国为了满足其军事需求，建造了移动式海上基地[2]；挪威正在发展水下浮桥，用于连接和跨越该国的多个海湾[3]；我国在岛礁附近布置超大型浮体作为物流基地和保障[4-5]。
与常规的海洋浮式结构物或海洋船舶相比，超大型浮体由于其尺寸巨大，相对刚度较低，因此在其动力响应和结构分析时必须采用水弹性的方法。
目前，对于其响应和受力的分析主要基于水弹性理论[6-8]。
吴有生和杜双兴[9]采用三维线性水弹性理论对弹性连接的多刚体系统的模型的结构运动和连接件的应力响应进行了分析，为此类结构连接器的设计提供参考。
Fu和Moan[10]采用三维水弹性方法求解了带有复杂连接的结构的水弹性响应，并对连接件的位移响应进行了研究。
海洋浮动结构体的结构动力响应与减震技术研究
海洋浮动结构体的结构动力响应与减震技术研究对于海洋浮动结构体的结构动力响应与减震技术研究，我们可以探讨海洋浮动结构体的结构特点、动力响应以及现有的减震技术。
海洋浮动结构体是指在海洋环境中进行建造和运营的结构体，如海上风力发电机组、海洋平台等，其结构特点和地面上的建筑物存在明显差异，因此其结构动力响应和减震技术也有其独特性。
首先，海洋浮动结构体的结构特点是其必须能够适应海洋环境的波浪和风力。
海洋波浪具有周期性和随机性的双重特性，波浪的高度、周期、传播方向等都会对海洋浮动结构体产生影响，从而引起结构的振动响应。
此外，海洋环境中的风力也可导致结构的剪切力和弯矩。
这些外部载荷将会增加结构体的应力和变形，因此研究结构的动力响应以及减震技术显得尤为重要。
其次，海洋浮动结构体的动力响应是指结构在波浪和风力作用下的振动响应。
这种动力响应的主要表现形式为结构的固有振动、共振振动和非线性响应。
固有振动是指结构自身具有的振动模式和频率，在波浪和风力作用下，结构体将随着波浪运动和风力的变化而产生相应的振动。
共振振动是指当波浪或风力的频率接近结构的固有频率时，结构响应增大并降低结构的稳定性。
而非线性响应是指在较大波浪或风力作用下，结构的响应与外部载荷之间产生非线性关系。
针对海洋浮动结构体的结构动力响应和减震技术，目前存在的一些技术和方法包括：1. 结构材料的选择和优化：通过选择适当的材料和优化结构设计，可以提高结构的刚度和耐久性，减小结构的振动响应。
2. 结构动力分析和模拟：借助计算机模拟和数值分析技术，可以对海洋浮动结构体的动力响应进行预测和评估，从而指导结构的设计和改进。
3. 减震技术：包括主动减震和被动减震。
主动减震技术是指通过主动控制系统对结构进行干预，以减小结构的振动响应。
被动减震技术是指通过增加结构的阻尼和消能器等装置来吸收和消散能量，减小结构的振动响应。
4. 浮动结构体的阻尼控制：通过在结构中增加阻尼装置来控制结构的振动响应，如粘滞阻尼器、摆锤阻尼器和液体阻尼器等。
水深对超大FPSO波浪载荷的影响研究
文章编号:100529865(2005)0320001206水深对超大型FPSO 波浪载荷响应影响试验研究谢永和1,2,李润培1,杨建民1,许劲松1(1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200030; 2.浙江海洋学院工程学院,浙江舟山 316004)摘 要:随着超大型浮式生产储卸油装置FPS O (floating production storing and offloading )在渤海浅水海域的广泛应用,水深对FP 2S O 波浪载荷响应的影响问题突现出来。
对缩尺比为1∶100的三模块分节模型进行了水深对超大型FPS O 波浪载荷响应影响的试验研究,试验结果表明水深对FPS O 波浪诱导载荷的影响很大。
关键词:模型试验;超大型FPS O ;波浪诱导载荷;浅水海域中图分类号:P751 文献标识码:AExperimental study on the effects of water depth on wave 2inducedloads response of a very large FPSOXIE Y ong 2he 1,2,LI Run 2pei 1,Y ANGJian 2min 1,X U Jin 2S ong 1(1.S tate K ey Laboratory of Ocean Engineering ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200030,China ;2.Engineering C ollege of Zhejiang O 2cean University ,Zhoushan 316004,China )Abstract :With the wide use of very large FPS O in the shallow water area of Bohai Bay ,a new subject concerning the effects of water depth on wave 2induced loads response of FPS O appears.In the present paper ,a 32m odule m odel experiment with scale 1∶100is described ,and the ef 2fects of water depth on wave 2induced loads response of a very large FPS O are studied.The experimental result shows that the water depth has a substantial effect on wave 2induced loads.K ey w ords :m odel test ;very large FPS O ;wave 2induced loads ;shallow water area收稿日期:2004212209基金项目:国家863计划重大专项资助项目(2002AA602011)作者简介:谢永和(1967-),男,浙江舟山人,副教授,博士研究生,主要从事船舶与海洋工程结构力学研究。
基于水弹性力学软件的浮式防波堤消波性能分析
基于水弹性力学软件的浮式防波堤消波性能分析基于水弹性力学软件的浮式防波堤消波性能分析引言：浮式防波堤是一种有效的海洋工程结构，用于保护港口、海岸以及沿海地区的海洋及附近地区免受波浪和潮汐的侵蚀。
其消波性能直接影响到工程的稳定和使用效果。
为了更准确地评估浮式防波堤的消波性能，本文采用了水弹性力学软件进行分析。
1. 背景和研究目的随着海洋工程的发展和需求的不断增长，浮式防波堤作为一种重要的结构形式得到了广泛的应用。
其将弹性浮筒与结构框架结合，通过浮筒的浮力，实现了抵抗波浪冲击力的作用。
然而，由于海况的复杂性，浮式防波堤的消波性能还存在许多问题，因此需要进行进一步的研究和分析。
本文旨在基于水弹性力学软件，研究浮式防波堤在不同波浪条件下的消波性能，分析其受力特点和运动规律，并对设计参数进行优化。
2. 数值模拟方法本文采用了基于水弹性力学原理的软件进行数值模拟。
通过建立浮式防波堤的三维模型，并考虑波浪荷载、浮筒弹性和结构应力的相互作用，分析浮式防波堤的受力情况和消波性能。
在数值模拟中，我们考虑了以下几个重要因素：浮筒的初始位置和角度、波浪的高度和周期、结构材料的弹性模量等。
通过改变这些参数，我们可以模拟出不同条件下浮式防波堤的消波性能，并对其进行评估。
3. 结果与分析通过数值模拟，我们得到了浮式防波堤在不同波浪条件下的受力情况和消波效果。
首先，我们分析了浮式防波堤的受力特点。
由于波浪的作用，浮筒会受到压力和力矩的作用，而结构框架则会受到弯曲和剪切力的作用。
通过观察不同位置和角度的浮筒的受力情况，我们可以确定浮式防波堤的结构强度和稳定性。
其次，我们对浮式防波堤的消波性能进行了评估。
通过测量波浪通过防波堤前后的波高和波速，我们可以评估浮式防波堤对波浪的减弱效果。
我们发现，浮式防波堤可以明显地减弱波浪的能量，保持后方水域的相对平静。
最后，我们进行了参数优化的分析。
通过改变浮式防波堤的结构参数，如浮筒的尺寸、初始位置和角度等，我们可以评估不同设计方案下的消波性能。
新型海上超大型钢-混凝土组合箱式浮体平台结构设计与分析
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收稿日期：2018-12-02；修改日期：2019-06-11 基金项目：国家自然科学基金项目(51722808) 通讯作者：陶慕轩(1985―)，男，上海人，副教授，博士，主要从事结构工程研究(E-mail: taomuxuan@). 作者简介：王晓强(1994―)，男，宁夏人，博士生，主要从事结构工程研究(E-mail: xiaoqiang15@).
Abstract: Steel-concrete composite structures have significant application value and development potential in the construction of very large floating structures. In order to overcome the shortcomings of conventional very large steel or concrete floating structures, a new type of steel-concrete composite pontoon-type floating structure was proposed, and its overall design procedure was presented. To carry out the hydroelastic analysis required in the design procedure, a three-dimensional hydroelastic package THhydro was developed based on the open-source hydrodynamic package NEMOH to analyze the hydroelastic performance of very large floating structures, and the program was verified by the previous experiments conducted by Yago and Endo from Japan. What is more, based on the hydroelastic analysis and structural strength analysis, a case design of a steel-concrete composite pontoon-type floating structure was conducted, and the design result of the composite structural scheme was also compared to that of a conventional steel structural scheme. The calculation results have proved that: the
超大型浮体单模块在浅水斜底系泊下的动态响应
超大型浮体单模块在浅水斜底系泊下的动态响应徐剑峰;徐胜文;汪学锋;王磊;丁爱兵【摘要】Waters around the islands is usually very shallow and has a sloped seabed. The hydrodynamic performance of a floating structure in this environment could be very different from its performance in deep water. This paper investigates the dynamic response of a very large floating structure's single module over an uneven seabed in shallow water. The time-do-main motions, and the statistical results of sway and roll motion are respectively obtained by numerical simulations in Or-caFlex and model tests, as well as the line tension statistical results. Results show that the constant wind has little effect on the motion stability and the maximum line tension, while the wave loads have significant influence on the module's motions and the maximum line tension.%岛礁附近的海域通常水深极浅且海底为斜坡,在这类海域中,浮式结构物对环境载荷的动态响应与其在深水中的表现会有较大差别.本文研究超大型浮体的单模块在浅水斜底海域中对风浪载荷的动态响应,分别通过OrcaFlex数值计算和模型试验得到了单模块横荡和横摇运动的时历及统计数据以及锚链张力的统计结果.结果显示定常风对单模块运动的稳定性以及锚链的最大张力影响较小,而波浪载荷对单模块运动及锚链最大张力都有显著的影响.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】6页(P75-80)【关键词】超大型浮体;浅水斜底;动态响应;系泊【作者】徐剑峰;徐胜文;汪学锋;王磊;丁爱兵【作者单位】上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240;高新船舶与深海开发装备协同创新中心(船海协创中心),上海 200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;;【正文语种】中文【中图分类】P7510 引言近年来，由于住宅、工业以及军事用地需求增加，沿岸城市、岛屿附近土地扩张的需求日益高涨[1]。
多浮体系统在波浪作用下运动响应的数值仿真研究
多浮体系统在波浪作用下运动响应的数值仿真研究张周康;洪亮【摘要】This paper adopts the method of overset mesh and multibody dynamics,in combination with the boundary conditions established in the experiment,to investigate the numerical simulation of motion response of ocean floating body from the change of pitch angel and yaw angle of the floating system.The numerical results show that the simulated motion is in consistent with the experimental results,indicating the correctness of the physical model and simulation methods.It also shows that the model can simulate accurately the motion of the floating body in the ocean,and can be used to predict the sea states and optimize the design,which can provide references for the research on the stability of floating body system.%针对海上浮体在波浪作用下的运动仿真问题,对某海上浮体系统采用嵌套网格和多体动力学方法,结合实验建立相应的边界条件,从浮体系统的俯仰角和偏航角的变化来探究海上浮体运动响应的数值仿真问题.通过对比实验结果,结果显示模拟仿真的运动情况基本与实验相符,表明物理模型和仿真方法的正确性.仿真模型能够准确地仿真浮体在海洋中的运动情况,可以对浮体系统进行不同海况的预测和设计优化,该方法可为海上浮体系统的研究提供一定的参考.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】5页(P10-14)【关键词】多浮体系统;多体动力学;运动响应;数值仿真【作者】张周康;洪亮【作者单位】南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094;南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言浮体系统在波浪循环载荷的作用下容易发生倾覆和共振，设计海上浮体时，需要对浮体的运动姿态及结构进行分析和计算。
岛礁波浪环境下浮式结构物的动响应预报
岛礁波浪环境下浮式结构物的动响应预报
田超;丁军;杨鹏
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2014(000)011
【摘要】中国南海海洋岛礁往往都环绕着宽度数百到数千米、水深很浅的珊瑚礁盘，这些礁盘不仅具有丰富的渔业和旅游资源，而且发挥着消波、护岛的重要作用。
为开发海洋资源，可以在岛礁附近布设各种浮体结构物，作为海洋开发、渔业生产、环境旅游等综合保障基地。
对于岛礁附近的浮式结构物，其动响应特征必将受到周围复杂的近岛礁海洋环境的影响。
文章采用缓坡方程考虑近岛礁波浪环境影响，以半潜式平台为研究对象，开创性地提出了一种工程简化计算方法，用于预报岛礁附近浮式结构物在波浪中的运动与载荷响应，为后续岛礁中型浮体的设计和安全性评估提供了分析手段。
【总页数】8页(P1284-1291)
【作者】田超;丁军;杨鹏
【作者单位】中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082;中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082;中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082
【正文语种】中文
【中图分类】U661.4
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超大型浮体运动与波浪载荷的水弹性响应分析
超大型浮体（VLFS）是一种巨型平台，可用于承载重型设备或提供船舶停泊场所。
在
海洋工程领域中，VLFS的运动和波浪载荷对结构的水弹性响应进行分析具有重要意义。
VLFS结构的运动与波浪载荷之间存在着密切的关系。
当VLFS受到波浪作用时，波浪
力会引起结构自由度的运动，这种运动会导致结构的弯曲、扭转和振动等变形形态。
对VLFS的水弹性响应进行分析是了解结构受力情况和设计合理载荷的重要手段。
在VLFS的水弹性响应分析中，需要考虑几个主要因素。
首先是波浪的特性，包括波浪的频率、波高和波速等。
对于不同频率和波高的波浪，VLFS的水弹性响应也会有所不同。
其次是VLFS的结构特性，包括结构的刚度、质量和自由度等。
这些结构特性将决定VLFS
受到波浪作用时的振动幅值和变形形态。
还需要考虑水的力学特性，如水的密度和黏性等。
水的密度将影响波浪的传播速度和波浪力的大小，水的黏性则影响波浪力的作用时间和结
构的阻尼效果。
针对VLFS的水弹性响应分析，常用的方法包括势流理论、线性波浪理论和动力响应分析等。
势流理论是一种较为简单和经典的方法，它基于势流场和边界条件进行分析，可以
获得结构的振动模态和共振频率。
线性波浪理论则是一种更为精确的方法，它考虑波浪的
非线性效应，可以预测结构的振动幅度和变形形态。
动力响应分析则是一种更为全面的方法，它结合了线性波浪理论和结构的动力学特性，可以获得结构的动态响应和瞬态载荷。
在VLFS的水弹性响应分析中，还需要考虑一些相关问题。
结构的稳定性问题是一个重要的研究方向，它涉及到VLFS在波浪作用下的稳定性和静力平衡。
波浪-结构相互作用问
题也是一个研究热点，它考虑了波浪影响结构的力学特性和结构反馈对波浪的衰减效应。
超大型浮体的水弹性响应分析是海洋工程领域的重要研究内容，它可以了解结构的受
力情况和设计合理载荷，为VLFS的设计和施工提供参考和指导。
该分析还可以预测结构的振动幅度和变形形态，为结构的安全性和可靠性评估提供依据。