渐进刚度和渐进偏差对于非线性钢丝绳张力的影响+李晓东+Z1409pdfWord文档下载推荐.docx

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王腾（教授）

2015年7月21日

1理论部分

1.1失重的非线性系泊线

在AQWA中非线性系泊线有三种形式的定义，由于三种形式均假设没有重力，所以它们均用直线表示。

1.2钢丝绳

在AQWA中非线性钢丝绳由以下方式建模：

设为渐进刚度，为渐进偏差，为初始长度（未拉伸）。

和作为两个结构的连接点（在固定的参考轴中，其中一个接点可以视为固定点，例如锚点）。

由此钢丝绳的张力可以表示为：

（1.1）

其中：

其中和是由较大拉伸时的情况假定的，在较大拉伸时趋于稳定。

公式9.19由下式得来：

（1.2）

2模拟方案

2.1目的

通过改变渐进刚度和渐进偏差的数值来观测它们对于钢丝绳张力的影响。

2.2建模方案

1导入平台模型并创建四点对称分布的钢丝绳如图1所示

图1-1平台及钢丝绳模型图

2参数设置：

设置接点/锚点位置参数、环境参数、海流参数、波浪参数、平台参数、钢丝绳参数：

表1-1接点/锚点位置参数

接点坐标

接点1

X

60

-60

Y

40

-40

Z

-25

锚点坐标

锚点1

锚点2

锚点3

锚点4

500

-500

-1500

表2-2环境参数

水深

1500m

海水密度

1025kg/m³

表2-3平台参数

总质量（kg）

96439479

重心坐标（m）

（0,0,3）

回转半径（m）

（50,50,50）

吃水深度（m）

25

表2-4海流参数

水深位置（m）

流速（m/s）

方向（°

）

1.93

750

1.47

1500

0.96

表2-5不规则波参数

最小频率（Hz）

0.005

最大周期（s）

201.962

最大频率（Hz）

0.22

最小周期（s）

4.545

间隔频率（Hz）

0.013

表2-6钢丝绳参数

长度（m）

渐进刚度（N/m）

渐进偏差（m）

第一组

1607

3000000

10

第二组

4000000

第三组

5000000

第四组

20

第五组

30

3结果分析及结论

3.1组内对比

以第一组结果为例：

图3-1钢丝绳应力图

图3-2平台X方向位移图

图3-3平台Z方向位移图

由图1和图2得钢丝绳在374.5s时应力达到峰值分别为116002.23N（cable3）和118786.03N（cable4）。

而在此时钢丝绳在X和Z方向的移动处于峰值状态。

第二组结果：

图3-4钢丝绳应力图

图3-5平台X方向位移图

图3-6平台Z方向位移图

由图5和图6可知钢丝绳在353s时应力达到峰值，此时X和Y方向的位移也都处于峰值附近。

根据以上两组结果我们可以得出在位移最大处应力处于峰值。

3.2组间对比

以下为一到三组line1、line2、line3、line4的对比结果：

图3-7line1应力图

图3-8line2应力图

图3-9line3应力图

图3-10line4应力图

由图3-7至图3-10可以看出，渐进偏差不变仅增大渐进刚度应力峰值会有变化，但规律并不明显。

波峰之间的时间从第一组到第三组逐渐减小，因此可以判断增加渐进刚度对应力变化周期有明显影响，渐进刚度越大应力变化周期越小。

图3-11line1应力图

图3-12line2应力图

图3-13line3应力图

图3-14line4应力图

由图3-11至3-14可以看出改变增大偏差会对应力的波形产生变化。

Line1、line3的波形会随着渐进偏差的增大而变得简单，每个周期的波峰个数会减小。

而line2、line4的变化则会相反，增大渐进偏差每个周期内的波峰个数会增加。

3.3结论

渐进刚度为一个与刚度有关的物理量，增大渐进刚度应力变化周期会减小。

渐进偏差对应力变化的波形会有影响。

对于line1和line3增大渐进偏差波形变得简，对于line2和line4则相反。