多剛體動力學(xué)在纜索動力分析中的應(yīng)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(zhǔn)確的預(yù)估纜索的動力特性對這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安全和操作有著重要的意義。多剛體系統(tǒng)動力學(xué)已廣泛應(yīng)用于航天、車輛等領(lǐng)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(jì)算，無需進(jìn)行微分運(yùn)算，因此可用于計(jì)算大幅運(yùn)動或松弛纜索的運(yùn)動。本文以系泊纜索為研究對象，采用多剛體動力學(xué)方法，將每一節(jié)鏈環(huán)簡化為圓柱，認(rèn)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(xué)模型。然后根據(jù)Morison方程，考慮纜索的各項(xiàng)流體力即流體法向、切向阻力，流體附加質(zhì)量力的影響，得到了纜索的KANE運(yùn)動力學(xué)方程。對于纜索的運(yùn)動力學(xué)方程，利用四階龍格庫塔法在時(shí)域內(nèi)進(jìn)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(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果和相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了多剛體法在錨鏈動力分析中的可靠性。在此基礎(chǔ)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(diǎn)的張力變