钢质海洋平台在随机荷载作用下动力响应分析的复模态法-结构工程专业论文.docxVIP

青岛建筑工程掌院硕士学位论文 钢质海洋平台在随机荷载作用下动力响应的 复模态法 摘要 本文分析了导管架平台在随机波浪作用下动力响应问题，采用空间刚 架建立有限元方程。认为海浪是零均值的、各态历经的高斯过程，波高谱 服从P—M分布。利用线性波浪理论及广义Morison公式，计算波浪荷载。 计及流体与结构的相互作用，用统计线性化方法将非线性阻尼予以线性 化。利用复模态对动力方程在状态空间予以解耦，结构与流体的相对速度 的均方响应通过迭代求得。计算了一个典型平台的动力响应，并与在实模 态空间解耦的近似方法所得结果进行了比较。结果表明，本文方法正确， 而且可提高计算速度与精度。该方法可推广应用于海洋平台在其它荷载作 用下的动力响应分析及其控制分析。 关键词：海洋平台；随机振动：耦合作用；复模态分析；波浪力 非经典阻尼；非线性  青岛建筑工程掌院硕士掌位论文 Complex Mode AnaIysi S of Dynamical Response of Ocean Stee I P I atform to Random Load Abstract The paper diSCUSSeS the dynamical response problem of steel ocean offshore platform to the random wave forces，in which the dynamics equation is given on the base of finite element method．In the paper，the wave is considered to be stationary ergodicity random process． In the paper，by the means of transfer method，the calculation formulas of wave excitation are derived．A computer program is made and a 144．78m platform is used as numerical example． The results of the calculation are presented in the paper which demonstrate that the hydro—dynamic interactions between 1iquid and structure are rather significant and indicate clearlY that these effects have to be considered carefully by the designer．The result have been compared with the classical approximate method，all these show that the complex modal method of piled platform to wave excitation is correct． Keywords：random process，vibration，coupling， complex mode analysis，wave excitation， non—classically damp，hydrodynamic interaction non-】jnear  青岛建筑工程掌院硕士掌位论文 第一章绪论 1．1本课题研究的目的和意义 海底的石油???天然气资源十分丰富。从海底开采石油和天然气是从上 世纪初开始的，直到二十年代后期也只有几个国家在离岸不远的海域进行 钻探、开采。进入六十年代以后钻探、开采石油工业已形成了一个崭新的 工业部门。世界上相继形成了许多油田，如北海油田、墨西哥湾油田、波 斯湾油田、里海油田等著名大油田。到现在，已有一百多个国家和地区， 进行海洋油气勘探开发利用，每年海上钻井达几千口。世界石油天然气总 产量中，海洋石油、天然气所占比重已达一半左右。我国有很长的海岸线， 己初步探明，渤海、南海、东海等海域都有丰富的石油天然气资源。最近 几年．我国石油天然气的开发和利用已有了很大发展，已由勘探阶段进入 开采阶段。随着经济的发展，能源的需求量越来越大，加速我国海上油气 资源开发是当务之急。 海上能源开发的主要建筑物是固定式海洋平台，它有两种基本结构形 式。用的最多的是桩基三维刚架结构，构件一般为中空管状结构。另一种 是混凝土重力式结构。而桩基式导管架平台在海洋建筑物中有～定代表 性。到2000年，世界上共有上万个海洋桩基平台，因此，对此类平台的 研究就显得特别重要