半潛式超大型浮式結構物連接體疲勞分析研究.pdf

1、隨著我國陸地資源的不斷減少，對海洋的開發(fā)迫在眉睫，近幾年我國與南海周邊國家關于島嶼主權的爭端愈演愈烈，急需研發(fā)一種能常駐南海島礁附近的，可供船只?？?、飛機停降的大型海上浮式平臺。超大型半潛式浮式結構物由于結構尺寸十分巨大，不宜采用長條連續(xù)結構，應當采用多模塊拼接方式。模塊間通過連接器連接，保證了結構的連續(xù)，同時有利于緩解波浪引起的彎曲應力。
　　連接器的疲勞壽命對整個超大型半潛式浮式結構物的正常運營有著至關重要的影響，其使用壽命直

2、接影響著超大型浮式結構物整體的壽命，因此對連接器疲勞壽命的研究十分重要。
　　首先，本文闡述了材料疲勞壽命的相關理論，根據(jù)超大型浮體連接器的材料特性，選用S-N曲線法進行疲勞壽命的計算理論依據(jù)。根據(jù)平均應力對疲勞強度的影響，選用GOODMAN法進行修正。
　　其次，根據(jù)水動力三維勢流理論，采用水動力分析軟件AQWA，基于時域分析方法模擬計算了超大型浮式結構物在系泊狀態(tài)下的運動響應，得到各個位置的連接器靜力載荷幅值以及載荷時間

3、歷程譜。得出，在45°環(huán)境載荷角度下連接器c6受力較大，且連接器y方向的載荷對連接器影響甚微。
　　然后，通過前期研究，選用三種連接器設計方案：一種剛性鉸接方案和兩種柔性鉸接方案。選取了不同彈性模量的三種柔性柔性材料，通過不同的柔性材料與柔性連接方案的組合，總共組合出七種連接器方案作為研究對象。通過計算得到的連接器靜力載荷，根據(jù)彈性體有限元接觸理論，運用 MSC.PATRAN/NASTRAN進行各個連接器的靜力分析，得到不同工況下

4、的應力計算結果。發(fā)現(xiàn)將柔性材料放置于耳孔內(nèi)壁這樣設計方案對減少應力集中現(xiàn)象有著顯著的效果。而剛性連接器和在尾端增設緩沖隔板的柔性連接器會在耳孔處發(fā)生應力集中。
　　最后，運用Miner線性累計損傷理論，根據(jù)材料的S-N循環(huán)壽命曲線、連接器應力計算結果以及連接器的載荷時間歷程譜，采用疲勞壽命分析軟件 MSC.Fatigue分別對這七種鉸接式連接器進行疲勞壽命分析研究，對比出不同連接器、不同柔性材料對疲勞壽命的影響。得到，連接器耳孔處