【摘 要】
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目前,结构动力分析主要应用有限元方法。有限元法通过求解动力方程计算结构振动的动内力和动位移时,忽略了由连续质量引起的结构惯性力对单元动内力的影响(即局部动力效应的
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目前,结构动力分析主要应用有限元方法。有限元法通过求解动力方程计算结构振动的动内力和动位移时,忽略了由连续质量引起的结构惯性力对单元动内力的影响(即局部动力效应的影响)。而理论和实践表明:当有限元计算模型网格剖分较粗、材料密度较大、结构发生鞭梢效应或外界扰频及阻尼较大的情况下,局部动力效应对单元内力的影响是非常大的,是不容忽略的。 对海洋平台结构系统疲劳可靠性研究的相关文献比较多,但有关冰区平台的疲劳分析与评估方面的研究相对较少。本文的学术思想特色是在海洋平台冰激疲劳分析中引入虚拟激励法,在保证计算精度的同时大大缩短计算时间。 本文在国内外学者对局部动力效应研究的基础上,针对目前局部动力效应研究的发展状况,选取梁和板壳结构局部动力效应分析作为课题,从理论上导出梁、板壳单元局部动力效应的求解公式,建立了梁和板壳单元局部动力效应计算模型;基于推导出的计算公式,在现有程序的基础上,对其部分子程序模块作了修改,并且加入相应的计算模块,以适应更加复杂的计算体系;继而,运用扩充的程序对海上采油平台(中南平台MSW)做了随机激励下的动力响应的实际计算,对考虑局部动力效应与否的计算结果进行了对比;最后,在研究了疲劳分析的基本理论与方法的基础上,编制程序对在建的JZ20-2北高点平台进行了详细冰激疲劳计算与分析,估算了其疲劳寿命。 算例的计算结果表明,海洋平台在环境载荷作用下,局部动力效应对某些单元的动内力影响很大,对结构的设计起到决定性作用;在疲劳谱分析过程中,引入虚拟激励法替代原有的方法(CQC,SRSS),可提高运算效率。 本文建议在对结构进行动力分析时应该考虑其局部动力效应的影响。在谱分析中,可以采用虚拟激励法以提高工作效率。
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