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+Z14020189.pdf

1、船舶与海洋工程仿真设计报告题 目：渐进刚度和渐进偏差对于非线性钢丝绳张力的影响学号： Z14020189 学科专业： 船舶与海洋工程 年级： 2014级 姓名： 李晓东 指导教师： 王腾（教授） 2015年7月21日目录渐进刚度和渐进偏差对于非线性钢丝绳张力的影响31理论部分31.1 失重的非线性系泊线31.2 钢丝绳32模拟方案42.1目的42.2建模方案43结果分析及结论63.1 组内对比63.2 组间对比83.3 结论11渐进刚度和渐进偏差对于非线性钢丝绳张力的影响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

2、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

3、接点/锚点位置参数接点坐标接点1接点1接点1接点1X6060-60-60Y40-4040-40Z-25-25-25-25锚点坐标锚点1锚点2锚点3锚点4X500500-500-500Y500-500500-500Z-1500-1500-1500-1500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(°)01.9307501.47015000.960表2-5 不规则波参数最小频率(Hz)0

4、.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1607300000010第二组400000010第三组500000010第四组300000020第五组3000000303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。

5、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3-7 line1应力图图3-8 line2应力图图3-9 line3应力图图3-10 line4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3-11 line1应力图图3-12 line2应力图图3-13 line3应力图图3-14 line4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