基于细长杆理论的系泊缆索动力学问题高效求解方法分析

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3、注。本文采用基于细长杆理论的有限元方法，对系泊系统进行研究，这种方法将系泊缆索看作由许多单元组成的连续的弹性介质，利用插值函数将单元中的变量表示为结点值的函数，从而可以精确地表达缆索的空间位形和张力分布。系泊线与平台连接处采用铰接的形式，对于系泊线与海底接触的部分，本文中采用非线性弹簧模拟海底作用，编写了完整的系泊缆索静、动力分析程序，并对程序的有效性进行了理论验证。通过一系列的算例对比，证明了基于细长杆理论的系泊线静、动力分析程序的可靠性和准确性。在系泊系统静力分析中采用牛顿迭代法进行求解，着重研究了考不考虑系泊线轴向拉伸和缆索截面静水压力对结果的

4、影响。在动力学问题求解中分别采用了两种积分格式：Adams-Moulton法和Newmark-β法，并对算法的计算精度、效率和稳定性进行了比较。在此基础上，结合系泊线与海洋平台异步耦合方法，采用MPI并行计算技术对系泊线动力分析高效求解方法进行了研究。关键词：系泊系统；细长杆；动力分析；计算效率；MPI并行计算万方数据基于细长杆理论的系泊缆索高效求解方法研究万方数据哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractAfteryearsofdevelopment，thefiniteelementmethodbasedonslenderrodtheoryhasb

5、eenemployedtoanalysisofmooringlinesystemwidely.Themooringlineisconsideredasacontinuouselasticmediumcomposedofmanyunitsandthespatialconfigurationandtensiondistributioncanbeaccuratelyexpressedbyusingtheinterpolationfunctiontoexpresssvariableswithnodevalues.Inthispaper,thefiniteel

6、ementmethodisemployedtodispersethegoverningequationsofthemooringlineandprogramhasbeenwritenforstaticanddynamicanalysis.Aseriesofcasestudyarecarriedouttoverifytheeffectivenessoftheprogram.Thetopofthemooringlineissupposedtobehingedtothefairleads.Agreatdealofattentionhasbeenpaidto

7、theoceanbottomboundarycondition.Theoceanbottomisassumedtobeflatandelasticanditisreasonabletouseanelasticlayercomposedofnonlinearspringstorepresenttheoceanbottom.Newton’smethodisusedtosolvethestaticproblems,andtheinfluenceofaxialstretchandhydrostaticpressureisstudied.Fordynamicp

8、roblemstwodifferentintegralformatareemployed:Adams-Mou