多剛體動力學在纜索動力分析中的應用.pdf

1、隨著海洋資源的不斷開發(fā)，海洋工程得到了很大發(fā)展。系泊纜索系統(tǒng)在海洋工程中起著重要的作用。準確的預估纜索的動力特性對這些系統(tǒng)的設計，安全和操作有著重要的意義。多剛體系統(tǒng)動力學已廣泛應用于航天、車輛等領域，利用多剛體法分析纜索，可以省去纜索分段之間約束力的繁瑣計算，無需進行微分運算，因此可用于計算大幅運動或松弛纜索的運動。本文以系泊纜索為研究對象，采用多剛體動力學方法，將每一節(jié)鏈環(huán)簡化為圓柱，認為纜索是由一系列圓柱體聯(lián)接而成，從而建立纜索的

2、力學模型。然后根據(jù)Morison方程，考慮纜索的各項流體力即流體法向、切向阻力，流體附加質量力的影響，得到了纜索的KANE運動力學方程。對于纜索的運動力學方程，利用四階龍格庫塔法在時域內進行求解并分析纜索的動力特性。對于單根鋼制錨鏈，分別采用多剛體法和有限元法進行計算，并將計算結果和相應的試驗結果進行比較，驗證了多剛體法在錨鏈動力分析中的可靠性。在此基礎上考察了多剛體法在鋼纜動力分析中的適用性。通過改變鏈環(huán)長度，比較模型纜上端點的張力變