深水系纜的動剛度特性研究及系泊分析.pdf

1、隨著海洋油氣資源的開發(fā)向深海進行，海洋平臺的工作水深越來越大，傳統(tǒng)的懸鏈式系泊系統(tǒng)在深水和超深水系泊中的缺點越來越明顯。新型的繃緊式系泊系統(tǒng)在深水中具有明顯的優(yōu)勢，正在逐漸替代懸鏈式系泊系統(tǒng)廣泛地應用于深水平臺的系泊中。然而繃緊式系泊系統(tǒng)所采用的合成纖維系纜其力學性質非常復雜，表現(xiàn)出明顯的非線性特性，在循環(huán)載荷下其剛度的非恒定性就是一個顯著的表現(xiàn)。這給繃緊式系泊系統(tǒng)的動力分析帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。本文首先總結和評述了合成纖維系纜動剛度的國內

2、外研究現(xiàn)狀，介紹了目前國內外對合成纖維系纜動剛度的處理方法，以期為國內對合成纖維系纜動剛度的研究提供參考。
　　 在此之前，國內外的研究者對合成纖維系纜動剛度的研究不能反映纜繩的載荷歷史、蠕變特性以及剛度變化過程。因此本文基于Schapery熱動力學理論和一塑性理論提出一個粘彈性-粘塑性模型來反映合成纖維系纜的應力應變關系，進而計算出其動剛度。本文提出的模型能夠反映合成纖維纜繩的時間變化特性以及在整個加載-卸載過程中的剛度變化。

3、此外，本文還提出了明確的參數(shù)確定方法及步驟，可通過簡單的蠕變實驗確定模型的各個參數(shù)。之后將兩種載荷條件下聚酯纜繩的實驗結果與模型結果進行對比，二者吻合較好，證明了模型的有效性和可靠性。在本文后半部分基于懸鏈線理論提出一個浮式平臺系纜的受力分析模型，并在此模型中引入前文提出的合成纖維系應力應變關系模型進行準動態(tài)分析。最后針對一個Spar平臺進行系泊分析，系泊分析中詳細對比了繃緊式系泊系統(tǒng)和懸鏈式系泊系統(tǒng)系纜的形態(tài)、張力及傾角分布，在平臺水