浮式风机浅水系泊松弛-张紧特性

以10 MW浮式风机的系泊系统为研究对象,分析不同工况、不同系泊参数下系泊缆张力和风机运动响应变化规律,探讨系泊缆松弛-张紧现象产生的原因,分析不同系泊参数对系泊缆极限张力的影响。结果表明:提高导缆孔高度、在系泊缆上增加质量块和浮筒均可有效消除系泊缆松弛状态,减小系泊极限张力,保证系泊安全。

寒区混凝土构件连接螺栓张紧力的松弛行为

螺栓连接具有施工快速、连接可靠的技术优势,已成为混凝土结构连接的主要方式之一。寒区环境下螺栓连接部位的混凝土会受到冻融循环的影响,分析混凝土材料冻融损伤对螺栓张紧力的影响具有工程意义。基于光纤传感技术对螺栓连接部位冻融过程进行了螺栓张紧力的全过程监测。研究结果表明:抗冻性能差的混凝土会引起预紧力大幅降低,并且由于孔内结冰膨胀的原因,螺栓和混凝土之间若存在4 mm间隙,则螺栓连接部位经历3次~6次冻融循环后出现脆性破坏。研究结果对冻融环境下装配式结构螺栓连接部位的耐久性和安全性设计提供了科学依据。

系泊系统松弛-张紧引起的冲击张力研究

研究深海平台系泊系统松弛-张紧引起的系缆冲击载荷。考虑缆绳的粘-弹特性,建立缆绳-浮体系统冲击之后的运动方程,确定系统由无量纲的位移比、频率比和阻尼比决定的松弛一张紧区域,分析各个因素对系统松弛-张紧条件的影响。计算了不同参数条件下系泊系统的响应,分析了平台质量、缆绳长度、外激励幅值以及预张力等因素对缆绳内最大张力的影响,结果表明,缆绳内最大张力随着平台质量的增大、外激励的增大以及预张力的增大而增大,随着缆绳长度的增大而减小。

水下缆绳松弛—张紧过程的冲击张力影响因素实验研究

为了研究系泊缆绳在松弛-张紧过程产生冲击张力的影响因素,采用实验方法进行了研究.通过测试缆绳内的动态张力,分别研究了缆绳的端点运动和缆绳的自身特性对冲击张力的影响趋势,其中端点运动包括端点的运动频率和运动幅值,缆绳的自身特性包括缆绳长度、缆绳刚度及缆绳材料.结果表明,在相同的预张力和激励频率下,缆绳内的冲击张力随端点激励幅值增大而增大;在相同的激励幅值下,缆绳的冲击张力随激励频率的增大而增大.在相同的激励条件下,缆绳内的冲击张力随缆绳刚度和弹性模量的增大而增大,随缆绳长度的增大而减小.研究结果为理论分析和实际的工程设计提供参考依据.

水下缆绳松弛-张紧过程的冲击张力实验研究

系泊缆绳作为海洋结构物的定位系统，业已得到广泛的应用。当系泊的浮体发生大幅运动时，缆绳会发生松弛-张紧的变化，引起缆索结构的破坏。针对系泊缆索在松弛-张紧条件下的冲击张力问题，采用实验方法进行了研究，观察缆绳的松弛-张紧运动，测试得到缆绳在松弛-张紧过程的张力曲线，给出频谱曲线。研究结果表明，当缆绳发生松弛-张紧变化时，缆绳中存在冲击张力，并且比通常情况下的张力大很多。试验结果可为理论分析和实际的工程设计提供参考依据。

张紧式锚泊系统松弛-张紧过程冲击张力分析

张紧式锚泊系统在随浮体运动过程中可能会出现松弛-张紧状态的交替转化,导致锚泊线内动张力幅值显著提升。基于锚泊线动力有限元分析模型,通过对锚泊线顶端施加一系列不同幅值与频率的正弦激励,对松弛-张紧过程中的张力变化规律进行总结和比较。结果表明:顶端激励达到特定的幅值与频率时锚泊线会发生松弛-张紧现象,其动张力最小值接近零,最大值可达到预张力的若干倍;频谱分析显示其频率成分中出现除激励频率外的倍频和高频成分。该研究结果对进一步探究冲击张力的产生机理及锚泊系统的设计具有参考意义。

悬浮隧道锚索松弛‐张紧过程中的冲击张力研究

目前,对悬浮隧道锚索的研究主要集中在涡激振动和参数振动两个方面,而对锚索的松弛-张紧的研究甚少,锚索从松弛到张紧的转变,会对锚索产生不同程度的冲击张力,造成悬浮隧道的失稳及倒塌。因此对悬浮隧道锚索冲击张力计算的分析是非常有必要的。

浸没式浮筒对系泊缆松弛-张紧特性的影响研究

为了研究浸没式浮筒对悬链线系泊缆松弛-张紧特性的影响,本文基于集中质量法建立了下端锚固、上端做简谐运动的带浮筒悬链线系缆运动微分方程。运用Newton-Raphson法和Howbolt差分法,求解了系缆的运动特性和动张力值。通过与无浮筒悬链线系泊系统的对比,分析了几种不同参数的浮筒对系泊缆松弛-张紧现象及冲击放大系数两个方面的影响。结果表明:附加一定大小的浸没式浮筒能有效抑制系泊缆松弛-张紧现象的出现,并且减小系缆运动过程中动张力的冲击放大系数;但当附加浮筒的净浮力过大时,在极端海况下,会助长系泊缆上端出现松弛-张紧现象,进而影响系泊物的稳定性。

串联浮筒多组分锚泊线松弛-张紧特性分析

为研究松弛-张紧现象对串联浮筒多组分锚泊线的影响以及规律,本文对其松弛-张紧特性进行了数值模拟分析。基于向量式有限元(VFIFE)方法,建立了以锚链-锚缆-锚链多段锚泊线和浮筒组合而成的多组分锚泊线动力学分析模型,研究了串联浮筒多组分锚泊线的松弛-张紧特性。在顶端水平预张力为定值的条件下,通过改变顶端纵荡激励的振幅和频率以及浮筒的浮重、位置和数量,预测串联浮筒多组分锚泊线的松弛-张紧现象发生的条件以及规律。结果表明,通过控制顶端激励的频率和振幅以及浮筒的浮重、位置和数量,可以有效降低松弛-张紧现象的发生,降低串联浮筒多组分锚泊线断裂的风险。

系留无人机系统冲击张力实验研究

系留无人机中缆绳的松弛-张紧变化可能会产生冲击张力,导致缆绳断裂和无人机失控坠毁,对于该冲击张力现象亟待实验研究.为此,在风洞中开展了系留无人机系统冲击张力实验,通过分析不同结构和环境参数下系留无人机系统动力学响应数据,揭示冲击张力的变化规律.依据光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器可受拉受压的测试特点,提出判断缆绳松弛-张紧的准则.通过分析缆绳松弛-张紧随位置的分布图发现,随着缆绳长度减小、直径减小或风速增大,发生松弛-张紧的位置会减少或消失.测试了缆绳长度、直径和环境风速对冲击张力的影响,结果发现,缆绳长度越长、缆绳直径越大、环境风速越大,缆绳张力也越大.同时发现,张力在缆绳与无人机的连接点达到最大,该张力作用会影响无人机的稳定运动,不利于系统的正常工作及安全飞行.在实际需求前提下,在结构设计时可选用长度较小或直径较小或抗拉强度较大的缆绳,同时对缆绳和无人机的连接点加强保护,从而确保系统的稳定性和安全性.

海上浮式风机系泊缆索的动张力分析

海上浮式风机为深海风能开发提供了有效的解决方案,风浪载荷下风力机将产生大幅运动,系泊缆索往往处于松弛-张紧交替状态,过大的动张力将引起缆索疲劳断裂而导致风力机倾覆而损毁。考虑气动和波浪载荷作用,建立系泊缆索张紧、松弛状态下的风力机运动学方程,缆索的松弛-张紧区域根据阻尼比、频率比和位移比确定。以美国可再生能源实验室(NREL)5MW海上半潜式风力机为研究对象,分析了不同工况下风力机的运动响应及缆索的动张力变化规律,阐明了系泊缆索施加的预张紧力对其动张力的影响,这将为海上浮式风机系泊系统设计提供理论依据。

系泊缆松弛-张紧状态应力波的特性分析

从应力波的自由传播特性出发,分析在系泊缆绳松弛-张紧问题研究中需要考虑的因素。引入缆绳单位长度的重力与缆绳水平张力的比值λ,利用泰勒级数展开,将平衡张力和曲率表示为λ和缆绳弧长坐标s的函数。研究了缆绳出现松弛-张紧状态时应力波的自由传播特性,分析缆绳内水平张力、缆绳弧长坐标等参数对缆绳内应力波传播特性的影响。结果表明:缆绳处于松弛-张紧状态时,缆绳内应力波传播特性与张力、曲率和缆绳自重等因素密切相关。该文的工作为缆绳松弛-张紧条件下冲击载荷问题的研究奠定了基础。

深海布放缆不同材料属性下应力波自由传播频率特性影响研究

在频域对深海布放缆系统内应力波自由传播特性进行了分析。在布放缆数学建模时使用了哈密顿原理,并在建模时考虑布放缆的曲率。计算过程中保留了缆绳曲率与其弧长坐标之间的非线性关系,并最后得到了其上传播的应力纵波与应力横波的特性。通过计算得到布放缆属性和缆绳内竖直张力等参数对缆绳内自由传播频率特性的影响曲线。结果表明,这些因素对自由传播应力波的频率关系、色散关系、相速度与群速度影响显著。对于应力纵波,整个频域可被两个截止频率与一个行波截止频率分成四个区域。除了通频带之外,在低频时亦存在抑止带和行波抑止带。应力纵波仅能在通频带中以行波形式传播,而应力横波则可以在所有频率范围内以行波形式传播。