资源描述：
《海洋系泊缆索非线性有限元静力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第2期海洋工程Vol127No122009年5月THEOCEANENGINEERINGMay2009文章编号:100529865(2009)0220014207海洋系泊缆索非线性有限元静力分析杨敏冬,滕斌,勾莹,姜胜超(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024)摘要:采用几何非线性有限元方法研究海洋系泊缆索在重力、浮力和水流流体阻力作用下的静态平衡位形和张力分布。基于完全的Lagrangian格式,采用二节点等参索单元建立系泊缆索的静态平衡方程;采用增量迭代法求解得到的静平衡方程。数值算例证实此方法的有效性和准确性。计算了不同水流流体阻力作用下缆索
2、的静平衡位形和张力分布,得到一些有意义的结论。关键词:几何非线性;有限元;系泊缆索;增量迭代法中图分类号:P751文献标识码:AStaticanalysisofmooringlinesusingnonlinearfiniteelementmethodYANGMin2dong,TENGBin,GOUYing,JIANGSheng2chao(TheStateKeyLaboratoryofCoastalandOffshoreEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)Abstract:Ageometrical
3、lynonlinearfiniteelementprocedureisdevelopedtopredictthestaticpositionandtensionofthecableundertheactionofselfweights,buoyancyandcurrent.BasedontheTotalLagrangianMethod,theisoparametriccableelementwithtwonodesisusedtoestab2lishthestaticequilibriumequationofmooringlines.Theequationissolvedusi
4、ngtheincrementaliterationmethod.Numericalexamplesarepresentedtovalidatethepresentnumericalmethod.Thestaticequilibriumpositionanddistributionoftensionofthecablearecomputedundertheactionofdifferentcurrents.Somesignificantconclusionsarepresented.Keywords:geometricallynonlinear;finiteelement;moo
5、ringline;incrementaliterationmethod海洋结构物的系泊是海洋工程中重要问题之一。随着深海油气资源的开发,适用于深水的新型系泊技术成为国际海洋工程界研发的热点。与传统的悬链式系泊系统相比,近年发展起来的绷紧索系泊系统(Taut2wireMooringSystem)在深水和超深水应用中具有很大的优势,这种系泊系统使用新型的合成纤维材料作为系缆,采用吸力锚或法向承力锚等作为系泊基础,现已发展成为深海平台一种主要的系泊方式。[1]对悬链式和绷紧索系泊系统,学者们采用各种方法开展了大量的研究工作。Pedersen给出系泊缆索在[2]各种情况下的解析表达式。
6、于定勇采用基于悬链线的集中质量法研究了一根系泊缆索的运动响应并与实[3]验对比,结果表明其方法在特定条件下具有一定的工程精度;马鉴恩、李凤来通过悬链线法研究了在不同[4-5]水深和复杂海底条件下的系泊系统设计问题并给出了具体的设计步骤。余龙和谭家华根据多成分悬链[6][7]线方程分析了深水多成分悬链线锚泊系统的设计与组合优化问题。Bliek,Triantafyllou、Bliek和Shin分别采用基于有限差分法的矩阵变换公式计算了在阻尼线性等效条件下的系泊缆索频域动力响应问题。[8-9]Leonard分别采用了三维曲线单元的有限元法分析了系泊系统的动力和静力响应。通过数值算例的
7、计算,证明在相同的计算精度条件下,采用三维曲线单元的有限元法较一般的有限元法需要较少的单元数量。收稿日期:2008207221基金项目:国家自然科学基金资助项目(10772040,50639030);国家“863”高技术研究发展计划项目(2006AA09A109-3)作者简介:杨敏冬(1982-),男,山东人,博士研究生,从事波浪与海上建筑物作用研究。Email:mdyang@student.dlut.edu.cn第2期杨敏冬,等:海洋系泊缆索非线性有限元静力分析15[10]刘海笑、黄泽伟采
