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孙晓旭,柯旺,赵岩.基于共旋坐标法的海洋柔性管缆动力学分析[J].计算力学学报,2025,42(1):37~43
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基于共旋坐标法的海洋柔性管缆动力学分析
Dynamic analysis of marine flexible pipes and cables based on co-rotational method
投稿时间:2023-09-10  修订日期:2023-12-25
DOI:10.7511/jslx20230910002
中文关键词:  海洋柔性管缆  非线性动力分析  共旋坐标法  Morison方程  随机波浪载荷
英文关键词:marine flexible pipes and cables  nonlinear dynamic analysis  corotational method  Morison’s equation  random wave loads
基金项目:国家自然科学基金(11772084);中央高校基础研究经费(DUT22ZD209)资助项目.
作者单位E-mail
孙晓旭 大连理工大学 工程力学系 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024  
柯旺 大连理工大学 工程力学系 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024  
赵岩 大连理工大学 工程力学系 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024
大连理工大学宁波研究院, 宁波 315016 
yzhao@dlut.edu.cn 
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中文摘要:
      海洋柔性结构的运动往往随着开采深度和离岸距离的增加而不断增大,这种大幅度的往复运动使得结构危险点极易发生疲劳损伤,显著增加了失效的风险。本文考虑海洋柔性管缆大位移、大旋转和小应变的几何非线性,基于共旋坐标法开展了结构动力学分析。首先,基于共旋坐标法建立了柔性管缆的基本运动方程;其次,根据Morison方程计算水动力效应得到海洋柔性管缆的运动方程,并应用Newton-Raphson法结合HHT法进行求解;最后,在数值算例中将本文方法与商业软件分析结果进行对比,表明本文提出的方法能够有效用于海洋柔性管缆的非线性动力学分析。
英文摘要:
      The motion of flexible structures in the ocean often increases with the increase of mining depth and offshore distance,and this significant reciprocating motion makes vulnerable points of a structure prone to fatigue damage,greatly increasing the risk of failure.This paper considers the geometric nonlinearity of large displacement,large rotation,and small strain of marine flexible pipes and cables,and conducts structural dynamics analysis based on the corotational method.Firstly,the basic equation of motion for flexible pipes and cables is established based on the corotational method.Secondly is based on the Morison’s equation,the hydrodynamic effect is calculated to obtain the equation of motion for marine flexible pipes and cables,and the Newton Raphson method combined with the HHT method is applied to solve it.Finally,in numerical examples,the comparison between the proposed method and commercial software analysis shows that the proposed method can effectively be used for nonlinear dynamic analysis of marine flexible pipes and cables.
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