不同编制型式钢制系缆的动力响应

针对国内研究易忽视的钢缆扭转特性,建立了不同编制型式钢缆的拉伸-扭转模型.首先,分析钢缆结构特性、钢丝材料性质等基本特征,明确其在海洋工程中的受力状态,并基于合理假设,将钢缆应力分布问题简化为几何问题,确定拉伸-扭转共同作用下的钢缆本构关系.在此基础上,针对钢丝之间的不同接触特点,将赫兹接触理论推广到钢缆的数值模拟中,建立点接触和线接触的接触应力求解方法.其次,基于非线性动力学理论,考虑外载荷作用,并在钢缆刚度中引入拉伸-弯曲-扭转耦合项,推导钢缆动力学平衡方程组.在此基础上,建立了系泊系统计算模型,得出外载荷作用下的钢缆动力响应,并分析了在轴向载荷作用下,钢缆的扭转特性对张力的影响.此外,还研究了不同编制型式钢缆的扭转作用对缆绳动内力的影响,得出张力变化规律.结果表明:在相同轴向载荷下,不同编制型式钢缆的动力响应不同;不同的编制型式会影响张力数值,与忽略扭转特性时得出的张力相比,考虑钢缆结构扭转特性时计算出的张力增大,并且增大的数值受编制型式影响;不同编制型式会导致截面应力分布不均匀,钢缆内部应力分布与其编制型式密切相关,因此,在对钢缆进行应力计算,特别是接触应力分析时,考虑其具体编制型式极为必要,6×19型钢缆由于自身钢丝左捻右捻的交互排列型式,受到外载荷时的响应较低.