基于离散模块梁单元理论的超大型浮体在非稳态载荷下的水弹性响应 被引量：1

1

作者 陈永强 宋炜 张显涛 《中国海洋平台》 2024年第1期17-25,共9页

使用离散模块梁单元(Discrete-Module-Beam,DMB)理论计算超大型浮体在非稳态载荷下的水弹性,包括位移响应和结构力响应。使用三维势流理论进行水动力分析,并基于Cummins方程将DMB方法扩展至时域;使用子梁法进行位移响应还原。在求解结... 使用离散模块梁单元(Discrete-Module-Beam,DMB)理论计算超大型浮体在非稳态载荷下的水弹性,包括位移响应和结构力响应。使用三维势流理论进行水动力分析,并基于Cummins方程将DMB方法扩展至时域;使用子梁法进行位移响应还原。在求解结构力响应时,结构被视作无支持、两端自由的无质量梁,将其所受外载荷按沿结构纵向分布是否已知划分为2类。对于已知分布的外载荷,直接对其进行积分即可获得结构力分布;对于未知分布的外载荷,使用改进后的三次曲线插值法求解结构力分布。计算定点货物移动和飞机降落工况下的水弹性响应。采用DMB方法可准确计算结构位移响应,也可给出非稳态加载过程中初始阶段的弯矩分布,并体现由集中力作用引起的弯矩突变。 展开更多

关键词 超大型浮体 离散模块梁单元 非稳态载荷 位移响应 结构力响应

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融合有限元理论的DMB方法及其在复杂超大型浮体上的应用

2

作者 陈永强 张显涛 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期193-201,共9页

[目的]将有限元理论融入离散模块梁单元(DMB)方法,优化集中质量刚度矩阵的求解方式,以使DMB方法更易于处理复杂超大型浮体(VLFS)问题。[方法]使用三维势流理论进行水动力分析并给出水弹性方程;引入有限元理论,将每个子模块离散为若干微... [目的]将有限元理论融入离散模块梁单元(DMB)方法,优化集中质量刚度矩阵的求解方式,以使DMB方法更易于处理复杂超大型浮体(VLFS)问题。[方法]使用三维势流理论进行水动力分析并给出水弹性方程;引入有限元理论,将每个子模块离散为若干微小梁单元以求解刚度阵,并基于子结构法和矩阵理论推导集中质量刚度矩阵;处理复杂边界条件时,根据边界约束模式,采用划零置一法或是直接在刚度阵中增加约束项进行处理;处理复杂连接条件时,首先更改节点编号,然后再根据连接件的特点建立连接件约束矩阵并将其融入总刚度阵中。[结果]使用DMB方法计算复杂超大型浮体的位移响应时,在边界条件选取固定端和弹簧−阻尼端、连接件选取铰接、刚性连接和弹簧阻尼连接等情况下,所得结果与直接法吻合较好。[结论]研究表明,融合有限元理论的DMB方法能够方便、快速、准确地处理复杂超大型浮体在多种复杂工况下的水弹性响应。 展开更多

关键词 离散模块梁单元 超大型浮体 固定端 弹簧−阻尼端 弹簧阻尼连接

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超大型浮体模块柔性连接功能仿真模型试验研究 被引量：8

3

作者 祁恩荣 刘超 +3 位作者 夏劲松 陆晔 李志伟 岳亚霖 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期1245-1254,共10页

精确评估模块柔性连接性能对连接器和超大型浮体的结构安全性具有重要意义,而模型试验是获取超大型浮体模块柔性连接性能的必要手段。文章以横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,根据连接器动响应计算结果,设计了柔性连接器模型;通... 精确评估模块柔性连接性能对连接器和超大型浮体的结构安全性具有重要意义,而模型试验是获取超大型浮体模块柔性连接性能的必要手段。文章以横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,根据连接器动响应计算结果,设计了柔性连接器模型;通过不同幅值和载荷组合的连接器静态拉伸和压缩试验,研究了超大型浮体连接器的刚度特性,探讨了组合载荷对连接器刚度的影响;通过不同幅值和周期的连接器纵向动态载荷试验,研究了超大型浮体连接器在动态载荷作用下的结构响应,验证了超大型浮体连接器结构的安全性和适用性。试验结果表明在静态和动态载荷作用下文中设计的柔性连接器连接可靠、结构安全,连接器载荷、位移和应力测量结果可为验证连接器结构设计和计算方法提供依据。 展开更多

关键词 超大型浮体 柔性连接器 组合载荷 动态响应

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近岛礁超大型浮体连接器载荷研究（英文） 被引量：5

4

作者 李志伟 张正伟 +1 位作者 田超 丁军 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期329-338,共10页

对于布置在岛礁附近的浮体,复杂海底地形的作用不可忽略。文章基于RMFC模型,同时将地形作为固定物体,研究了复杂海底地形对布置于岛礁附近的超大型浮体的运功响应和连接器载荷的影响。数值计算结果表明,地形的存在对浮体绕射力存在显著... 对于布置在岛礁附近的浮体,复杂海底地形的作用不可忽略。文章基于RMFC模型,同时将地形作为固定物体,研究了复杂海底地形对布置于岛礁附近的超大型浮体的运功响应和连接器载荷的影响。数值计算结果表明,地形的存在对浮体绕射力存在显著的影响,同时增加了低频区域的连接器载荷。 展开更多

关键词 变化地形 超大型浮体 RMFC模型 连接器载荷

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箱式超大型浮体结构在不规则波中的水弹性响应 被引量：5

5

作者 王志军 李润培 舒志 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第10期1477-1480,共4页

箱式超大型浮体结构的水平尺度很大 ,结构的相对弯曲刚度大大下降 ,它在海洋环境中的水弹性响应必须考虑 .此外 ,其设计寿命远远超过一般的船舶和海洋工程结构物 ,从结构设计的角度出发 ,需要预报结构在整个生命期内可能受到的波浪诱导... 箱式超大型浮体结构的水平尺度很大 ,结构的相对弯曲刚度大大下降 ,它在海洋环境中的水弹性响应必须考虑 .此外 ,其设计寿命远远超过一般的船舶和海洋工程结构物 ,从结构设计的角度出发 ,需要预报结构在整个生命期内可能受到的波浪诱导弯矩以及结构的应力 .为此 ,在应用三维线性水弹性理论计算得到浮体结构动力响应传递函数的基础上 ,进行了结构动力响应的短期预报和长期预报 .计算结果表明 ,浮体结构的垂向弹性变形与刚体升沉运动幅值相当 ,波浪诱导弯矩和应力的长期预报值均较大 . 展开更多

关键词 箱式超大型浮体结构 水弹性响应 短期预报 长期预报 不规则波 船舶 海洋工程结构物

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超大型浮体模块水弹性响应和结构强度分析 被引量：12

6

作者 杨鹏 顾学康 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期553-565,共13页

水弹性方法针对超大型浮体的刚度特点,充分考虑了结构变形与流体运动的相互作用,是进行结构安全性分析的有效手段。文章采用水弹性分析方法研究了超大型浮体单模块总体波浪载荷以及结构应力响应。首先基于三维有限元方法分析了模块在真... 水弹性方法针对超大型浮体的刚度特点,充分考虑了结构变形与流体运动的相互作用,是进行结构安全性分析的有效手段。文章采用水弹性分析方法研究了超大型浮体单模块总体波浪载荷以及结构应力响应。首先基于三维有限元方法分析了模块在真空中的总振动模态,然后结合模态叠加法和边界元法计算了模块在流场里面的谐振和模态响应。在此基础上,研究了各模态下结构的应力响应以及总应力响应,并分析了危险载荷工况,评估了超大型浮体单模块的结构强度,研究结果对超大型浮体单模块结构优化设计和安全性评估具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 超大型浮体 水弹性 振动模态 波浪载荷 结构强度

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预报超大型浮体水弹性响应的模态函数展开方法和特征函数展开方法比较 被引量：7

7

作者 金晶哲 崔维成 刘应中 《船舶力学》 EI 2003年第4期86-98,共13页

超大型海洋浮式结构物对于开发海洋资源和利用海洋空间有着很大的实用价值,目前国际海洋工程界已掀起了研究超大型浮式结构物的热潮,如何计算浮体结构在波浪中的水弹性响应是设计过程中的一个非常重要的技术问题。Wu,C.,Watanabe,E.andU... 超大型海洋浮式结构物对于开发海洋资源和利用海洋空间有着很大的实用价值,目前国际海洋工程界已掀起了研究超大型浮式结构物的热潮,如何计算浮体结构在波浪中的水弹性响应是设计过程中的一个非常重要的技术问题。Wu,C.,Watanabe,E.andUtsunomiya,T.(1995)提出了利用平板模态函数展开方法预报超大型浮体的水弹性响应［1］;Kim,J.W.andErtekin,R.C.(1998)提出利用特征函数展开方法预报超大型浮体的水弹性响应［2］。本文对这两种方法进行了系统的比较,分别根据这两种方法计算了浮体结构的挠曲变形及弯矩、剪力的分布,并探讨了不同参数对于水弹性响应的影响。 展开更多

关键词 超大型浮体 水弹性响应 海洋浮式结构物 特征函数 计算 预报 模态分析法 平板模态函数展开方法

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近岛礁超大型浮体水弹性响应研究（英文） 被引量：2

8

作者 李志伟 吴有生 +2 位作者 丁军 张正伟 田超 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期1155-1163,共9页

文章将Boussinesq方程和格林函数法相结合,提出了一种新的用于计算布放在岛礁附近的超大型浮体水弹性响应的数值方法。应用该方法,计算了超大型浮体的运动响应和连接器载荷,并与水池试验的实测值进行了对比。文中的研究内容可为后续的... 文章将Boussinesq方程和格林函数法相结合,提出了一种新的用于计算布放在岛礁附近的超大型浮体水弹性响应的数值方法。应用该方法,计算了超大型浮体的运动响应和连接器载荷,并与水池试验的实测值进行了对比。文中的研究内容可为后续的超大型浮体的结构和连接器的设计和安全性评估打下基础。 展开更多

关键词 超大型浮体 水弹性 BOUSSINESQ方程 复杂海底地形 模型试验

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超大型浮体柔性连接器疲劳强度模型试验 被引量：2

9

作者 祁恩荣 宋恒 +3 位作者 李志伟 张浩 夏劲松 竺一峰 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期1374-1382,共9页

为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用... 为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用三维有限元方法计算了连接器结构应力,分别基于S-N曲线和裂纹扩展,给出了柔性连接器疲劳寿命评估方法。比较分析表明,计算得到的连接器结构应力和疲劳寿命与模型试验结果吻合。 展开更多

关键词 超大型浮体 柔性连接器 模型试验 疲劳寿命

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超大型浮体柔性连接器动响应研究 被引量：2

10

作者 祁恩荣 宋恒 +2 位作者 陆晔 李志伟 夏劲松 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第z1期209-217,共9页

为了降低VLFS(超大型浮体)模块连接的巨大载荷,通常选择柔性连接器.本文以某横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,采用RMFC模型(刚性模块柔性连接器)分析连接器载荷和模块运动响应,并与三模块模型试验进行比较验证.通过较高和较低... 为了降低VLFS(超大型浮体)模块连接的巨大载荷,通常选择柔性连接器.本文以某横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,采用RMFC模型(刚性模块柔性连接器)分析连接器载荷和模块运动响应,并与三模块模型试验进行比较验证.通过较高和较低横向刚度的系列纵向和垂向刚度组合的连接器载荷计算,给出连接器载荷随刚度变化的关系,分析连接器载荷峰值出现的原因.针对连接器载荷峰值对应的刚度组合,计算模块运动响应,分析模块相对运动模式.研究结果表明,对于较高和较低的横向刚度,均存在一定的纵向和垂向刚度组合,导致连接器载荷出现较大的峰值;连接器载荷峰值对应浪向角85°左右的海况,模块相对运动主要表现为艏摇. 展开更多

关键词 超大型浮体 柔性连接器 连接器载荷 运动响应

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聚焦波与超大型浮体作用的非线性数值模拟 被引量：2

11

作者 程勇 嵇春艳 +1 位作者 陆婷婷 翟钢军 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期831-839,共9页

利用高阶边界元方法建立模拟聚焦波浪与弹性浮板作用的完全非线性二维时域数值水槽模型,其中指定2阶Stokes速度解析解产生聚焦波;采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体和结构表面变化,再利用梁自由振动的自然模态函数近似流固交界面的瞬... 利用高阶边界元方法建立模拟聚焦波浪与弹性浮板作用的完全非线性二维时域数值水槽模型,其中指定2阶Stokes速度解析解产生聚焦波;采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体和结构表面变化,再利用梁自由振动的自然模态函数近似流固交界面的瞬时位移;使用4阶Runge-Kutta法更新水面及浮板位移和速度势.对比发现,该数学模型可以准确地模拟浮板在波浪作用下的水弹性响应和所期望的聚焦波浪.并进一步研究了浮板摆放条件、浮板厚度、聚焦波频率带宽和入射波幅对浮板水弹性响应的影响. 展开更多

关键词 超大型浮体 聚焦波 时域完全非线性 水弹性响应 高阶边界元

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超大型浮体柔性连接器极限强度模型试验研究 被引量：3

12

作者 陆晔 滕蓓 +3 位作者 王新宇 陈彧超 祁恩荣 张浩 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期1506-1514,共9页

本文针对五模块横向下浮筒式超大型浮式结构物,基于刚性模块柔性连接模型计算获得连接器的工作载荷和极限载荷,结合超大型浮体结构形式和连接器构型特点,设计并开展了柔性连接器结构极限强度模型试验,获得了连接器结构的失效模式和极限... 本文针对五模块横向下浮筒式超大型浮式结构物,基于刚性模块柔性连接模型计算获得连接器的工作载荷和极限载荷,结合超大型浮体结构形式和连接器构型特点,设计并开展了柔性连接器结构极限强度模型试验,获得了连接器结构的失效模式和极限强度。试验结果表明该连接器设计合理、连接安全、结构可靠,为验证柔性连接器极限强度评估方法和优化柔性连接器设计方案提供了依据。 展开更多

关键词 超大型浮体 柔性连接器 极限强度

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结构刚度变化对箱式超大型浮体结构水弹性响应的影响 被引量：3

13

作者 王志军 李润培 舒志 《船舶力学》 EI 2003年第1期56-62,共7页

结构刚度改变会导致结构固有频率变化和结构广义刚度的变化,必然会对结构在波浪中的水弹性响应产生影响。本文在某箱式超大型浮体结构单位幅值正弦规则波和不规则波水弹性响应计算的基础上,假定结构质量分布不变,研究了结构刚度变化对... 结构刚度改变会导致结构固有频率变化和结构广义刚度的变化,必然会对结构在波浪中的水弹性响应产生影响。本文在某箱式超大型浮体结构单位幅值正弦规则波和不规则波水弹性响应计算的基础上,假定结构质量分布不变,研究了结构刚度变化对箱式超大型浮体结构水弹性响应的影响,得到了一些有价值的结论。 展开更多

关键词 箱式超大型浮体结构 水弹性响应 结构刚度

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箱式超大型浮体在不平底部海域中的水弹性响应(英文) 被引量：3

14

作者 刘应中 崔维成 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第3期321-327,共7页

采用作者们(2007)提出的函数展开法描述箱式超大型浮体漂浮在不平底部海域中的水弹性响应问题。将速度势沿静水面位置展开,其系数是水平位置的函数。根据速度势满足拉普拉斯方程就可将这些系数简化到只有两个未知函数。海底条件和平板... 采用作者们(2007)提出的函数展开法描述箱式超大型浮体漂浮在不平底部海域中的水弹性响应问题。将速度势沿静水面位置展开,其系数是水平位置的函数。根据速度势满足拉普拉斯方程就可将这些系数简化到只有两个未知函数。海底条件和平板动力学方程或联合的自由面条件可以分别在I区和II区建立两个方程用于确定这两个未知函数。不同区域的解要在公共界面上进行匹配。在求解水弹性问题时,展开法必须要截断,从原理上来说,保留的项数越多,其解可以适用于更高阶的kh,其中k是波数,h是水深。作为一个例子,文中给出了只保留一项的结果,而这正好是人们所熟悉的浅水方程。 展开更多

关键词 箱式超大型浮体 水弹性 非均匀环境 函数展开法

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超大型浮体结构极限强度研究综述 被引量：1

15

作者 赵南 顾学康 李政杰 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期1412-1426,共15页

随着世界人口的迅速增长、内陆资源的枯竭和世界经济的可持续发展,人类逐步加大了海洋资源开发和空间利用能力的投入力度。超大型浮体结构是近几十年来海洋利用中备受关注的海洋结构之一。尽管对超大型浮体进行了广泛的研究,但仍有许多... 随着世界人口的迅速增长、内陆资源的枯竭和世界经济的可持续发展,人类逐步加大了海洋资源开发和空间利用能力的投入力度。超大型浮体结构是近几十年来海洋利用中备受关注的海洋结构之一。尽管对超大型浮体进行了广泛的研究,但仍有许多关键技术需要解决,超大型浮体结构的极限承载力就是关键技术之一。本文首先给出了经典的超大型浮体结构构型,其次针对文中的构型给出其载荷特性,然后总结分析了超大型浮体的极限强度计算方法以及试验研究,最后对超大型浮体结构极限强度研究的进展进行了讨论。 展开更多

关键词 超大型浮体 极限强度 模型试验 波浪载荷 数值仿真 逐步破坏法

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超大型浮体柔性夹层连接器力学性能研究 被引量：1

16

作者 张浩 祁恩荣 陆烨 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第z1期522-530,共9页

考虑连接器作为超大型浮体最为薄弱的构件之一,研究带有柔性夹层连接器的力学特性,旨在明确柔性夹层对连接器的刚度和应力变化的影响.通过建立钢与柔性夹层的本构模型,采用接触力学分析手段,对连接器进行力学分析,分别获得超弹性橡胶和... 考虑连接器作为超大型浮体最为薄弱的构件之一,研究带有柔性夹层连接器的力学特性,旨在明确柔性夹层对连接器的刚度和应力变化的影响.通过建立钢与柔性夹层的本构模型,采用接触力学分析手段,对连接器进行力学分析,分别获得超弹性橡胶和尼龙作为柔性夹层时连接器的力学特性和刚度变化曲线,并获得不同厚度,初始弹性模量和泊松比对这一结果的影响程度.分析发现,超弹性橡胶与尼龙对于连接器的应力大小具有显著影响,采用超弹性橡胶和尼龙夹层时,连接器的应力水平与应力分布也明显不同,同时材料参数的变化对于连接器的刚度变化影响较大.可根据实际需要,对柔性夹层材料进行参数优化,既得到合理的连接器刚度,又将连接器应力水平控制在合理范围内. 展开更多

关键词 超大型浮体 连接器 超弹性 柔性夹层

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超大型浮体结构碰撞损伤研究 被引量：1

17

作者 周萍 赵南 纪肖 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第23期50-54,共5页

基于LS-Dyna数值仿真软件,以双模块超大型浮体结构为研究对象,开展油轮与双模块超大型浮体结构发生碰撞的数值仿真分析。数值仿真中碰撞场景为邮轮撞击模块中部结构,材料模型采用线性强化弹塑性模型,并计入应变速率引起的材料强化,考虑... 基于LS-Dyna数值仿真软件,以双模块超大型浮体结构为研究对象,开展油轮与双模块超大型浮体结构发生碰撞的数值仿真分析。数值仿真中碰撞场景为邮轮撞击模块中部结构,材料模型采用线性强化弹塑性模型,并计入应变速率引起的材料强化,考虑碰撞发生时的接触及摩擦。通过本文的研究,获得了双模块超大型浮体结构变形及损伤规律,讨论了结构的吸能特性和运动规律等,可为超大型浮体结构的耐撞性设计提供参考。 展开更多

关键词 超大型浮体 碰撞损伤 能量吸收 撞击角度 连接器

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碰撞事故时超大型浮体模块连接处荷载特性研究（英文）

18

作者 谷家扬 朱玥 +3 位作者 谢玉林 管义锋 祁恩荣 陆晔 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期1573-1583,共11页

精确评估模块连接处荷载特性对超大型浮体的水动力设计及结构安全性研究具有重要的工程意义。文章以5模块半潜式超大型浮体为研究对象,考虑碰撞荷载和风、浪、流环境荷载的联合作用并采用AQWA软件对超大型浮体模块连接点处的受力特性开... 精确评估模块连接处荷载特性对超大型浮体的水动力设计及结构安全性研究具有重要的工程意义。文章以5模块半潜式超大型浮体为研究对象,考虑碰撞荷载和风、浪、流环境荷载的联合作用并采用AQWA软件对超大型浮体模块连接点处的受力特性开展了数值计算。船舶碰撞荷载简化为矩形脉冲,采用定常风、定常流以及JONSWAP波谱,探讨了船舶碰撞角度、撞击位置、环境荷载等因素对模块连接点受力特性的影响。该文的研究成果可为事故荷载作用时超大型浮体连接器结构设计和强度计算提供一定依据。 展开更多

关键词 超大型浮体 连接器 碰撞荷载 环境荷载 运动响应

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超大型浮体试验研究概述 被引量：2

19

作者 陈国建 杨建民 《上海造船》 2002年第2期22-24,2,共3页

超大型浮体 (VeryLargeFloatingStructure ,VLFS)研究是目前国际上比较热门的课题 ,许多国家正在研究并发展有关技术 ,如日本、美国和挪威等。本文主要介绍了目前国外VLFS试验技术研究的概况 ,包括方箱型VLFS的试验研究、锚系结构的试... 超大型浮体 (VeryLargeFloatingStructure ,VLFS)研究是目前国际上比较热门的课题 ,许多国家正在研究并发展有关技术 ,如日本、美国和挪威等。本文主要介绍了目前国外VLFS试验技术研究的概况 ,包括方箱型VLFS的试验研究、锚系结构的试验研究及多刚体试验研究等。 展开更多

关键词 超大型浮体 箱型 试验研究 试验技术 挪威 国际 概况 发展 国家 美国

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近岛礁八模块超大型浮体水动力载荷研究

20

作者 丁军 杨伟楠 +4 位作者 王思雨 谢卓雨 耿彦超 刘小龙 徐胜文 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期353-364,共12页

本文基于Boussinesq方程和经典水弹性理论,提出了一种可预报布置在近岸或岛礁附近浮式结构物水弹性响应的直接耦合分析方法。基于该方法对布置在岛礁附近的八模块超大型浮体开展不同布置方案的对比分析,获得了不同布置方案下八模块超大... 本文基于Boussinesq方程和经典水弹性理论,提出了一种可预报布置在近岸或岛礁附近浮式结构物水弹性响应的直接耦合分析方法。基于该方法对布置在岛礁附近的八模块超大型浮体开展不同布置方案的对比分析,获得了不同布置方案下八模块超大型浮体周围波浪场、运动和连接器载荷等响应规律,从而为后续近岛礁超大型浮体的布置、设计、评估和使用提供参考依据。 展开更多

关键词 超大型浮体 岛礁海域 非均匀波浪 总布置 动响应

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