抗冰隔水管动力学响应分析.doc

抗冰隔水管动力学响应分析 02010 06 12批准 版本号日 期发行目的编 制审 查批 准委托方 业主 文档名称 抗冰隔水管动力学响应分析 天津理工大学 机械工程学院 业主文档编号 KB 06 公开合同号 保密文档编号 控制类别 绝密附件页数 0页数 1 7 抗冰隔水管动力学响应分析文档编号 KB 06 抗冰隔水管动力学响应分析版本号 0日期 2010 06 12 NOED第 1 页 共 7 页 目录 1概述 2 2设计规范和设计标准 2 3计算软件 2 4总体结构 2 5基本参数 3 5 1 抗冰隔水管截面特性 3 5 2 受力分析 4 5 3 边界条件和单元类型及分析类型 4 5 4 计算结果 5 5 5 结论 6 抗冰隔水管动力学响应分析文档编号 KB 06 抗冰隔水管动力学响应分析版本号 0日期 2010 06 12 NOED第 2 页 共 7 页 1概述 抗冰隔水管在动荷载作用下 如环境荷载 锤击荷载 其结构的力学响应对 其海洋施工有着极重要的意义 建立在报告KB 05 模态分析 分析的基础上 综 合考虑破浪荷载和锤击力周期荷载的作用下 对其进行动力学响应分析 2设计规范和设计标准 1 滩海环境条件与荷载技术规范 SY T 4084 95 2 机械设计手册 第4版 化学工业出版社 3 结构振动分析 C F 比尔茨 3计算软件 ANSYS12 0 4总体结构 抗冰隔水管总装配图如图4 1所示 图4 1 抗冰隔水管总装配图 抗冰隔水管动力学响应分析文档编号 KB 06 抗冰隔水管动力学响应分析版本号 0日期 2010 06 12 NOED第 3 页 共 7 页 5基本参数 材料 Q345D 弹性模量 2 1e11 MPa 泊松比 0 3 抗冰隔水管直径D mm850 最大锤击力Pt 20000 KN 锤击频率 0 5 0 67 Hz 最大波浪力Pmax 34 751 KN 见报告KB 02 波浪频率 0 1429 Hz 结构阻尼系数 0 006 模态分析结果 阶数固有频率 Hz 11 81 25 792 312 099 5 1抗冰隔水管截面特性 长度单位 mm 面积单位 mm2 惯性矩单位 mm4 抗冰隔水管动力学响应分析文档编号 KB 06 抗冰隔水管动力学响应分析版本号 0日期 2010 06 12 NOED第 4 页 共 7 页 5 2受力分析 为简化计算 将抗冰隔水管的下部模拟为一刚性固定端 刚性固定端位于设计 泥面垂直向下H2 m 处 设计泥面的位置在自然泥面下的距离应按地质条件决 定 H2值按下列经验公式确定 缺乏土壤资料时 H2 6 0D 5 1m 如图5 1所示 另一端铰于海洋平台上 图5 1 抗冰隔水管受力简图 5 3边界条件和单元类型及分析类型 所用单元类型 Beam4 其有限元模型及边界条件如图5 2所示 采用谐波响应分析法分析 Harmonic Response Analysis 结构动力学响应问 题 综合考虑环境荷载频率分布现状 现设定 谐波响应频率 0 2Hz 该频率涵盖了环境频率分布现状 抗冰隔水管动力学响应分析文档编号 KB 06 抗冰隔水管动力学响应分析版本号 0日期 2010 06 12 NOED第 5 页 共 7 页 图5 2 抗冰隔水管有限元模型及其边界条件 5 4计算结果 图5 3为抗冰隔水管波浪荷载作用点处的位移响应图 图5 3 破浪荷载作用点处水平弹性位移 抗冰隔水管动力学响应分析文档编号 KB 06 抗冰隔水管动力学响应分析版本号 0日期 2010 06 12 NOED第 6 页 共 7 页 图5 4 1 82Hz下结构水平弹性位移分布 图5 5 1 82Hz下结构整体组合应力分布 5 5结论 抗冰隔水管动力学响应分析文档编号 KB 06 抗冰隔水管动力学响应分析版本号 0日期 2010 06 12 NOED第 7 页 共 7 页 当外荷载激励频率与抗冰隔水管固有频率一致时 结构将发生共振现象 在不 考虑系统阻尼的影响下 振动幅度将无穷大 如图5 4和图5 5所示 在接近系 统固有频率情况下 抗冰隔水管振幅大幅度增加 其强度远远超过材料的许用 屈服应力 而环境荷载波浪频率和作业的锤击频率都小于系统的一阶固有频 率 也就是说 在环境荷载和作业荷载作用下 系统不会发生共振 所以从动 力学响应分析角度来讲 抗冰隔水管满足使用要求 设计评审记录 质量记录编码 QR 13 03 日期 项目编号 业主 项目经理 设计人 文档编号 版本号 0 文档标题 注 1 本表为概括性的评审 具体评审意见详见此报告电子版中的修订意见和批注内容 无 评审意见 请在对应的评审意见栏内改为 无 2 本表附在报告的最后一页 作为报告模板的一部分