抗冰隔水管动力学响应分析0 2010-06-12 批准版本号 日 期 发行目的 编 制 审 查 批 准 委托方业主：文档名称:抗冰隔水管动力学响应分析天津理工大学机械工程学院业主文档编号：KB-06 公开 合同号： 保密 文档编号: 控制类别: 绝密 附件页数: 0 页数:1+7抗冰隔水管动力学响应分析 文档编号:KB-06抗冰隔水管动力学响应分析 版本号:0 日期: 2010-06-12NOED 第 1 页 共 7 页目 录1 概述 .22 设计规范和设计标准 .23 计算软件 .24 总体结构 .25 基本参数 .35.1 抗冰隔水管截面特性 .35.2 受力分析 .45.3 边界条件和单元类型及分析类型 .45.4 计算结果 .55.5 结论 .6抗冰隔水管动力学响应分析 文档编号:KB-06抗冰隔水管动力学响应分析 版本号:0 日期: 2010-06-12NOED 第 2 页 共 7 页1 概述抗冰隔水管在动荷载作用下（如环境荷载，锤击荷载），其结构的力学响应对其海洋施工有着极重要的意义。建立在报告KB-05(模态分析 )分析的基础上，综合考虑破浪荷载和锤击力周期荷载的作用下，对其进行动力学响应分析。2 设计规范和设计标准1.滩海环境条件与荷载技术规范SY/T 4084-952.机械设计手册第4版 化学工业出版社3. 结构振动分析, C.F.比尔茨3 计算软件ANSYS12.04 总体结构抗冰隔水管总装配图如图4-1所示。图4-1 抗冰隔水管总装配图抗冰隔水管动力学响应分析 文档编号:KB-06抗冰隔水管动力学响应分析 版本号:0 日期: 2010-06-12NOED 第 3 页 共 7 页5 基本参数材料：Q345D弹性模量：2.1e11 MPa泊松比：0.3抗冰隔水管直径D: mm850最大锤击力P t：20000 KN锤击频率：0.50.67 Hz最大波浪力P max：34.751 KN (见报告KB-02)波浪频率：0.1429 Hz结构阻尼系数：0.006模态分析结果：阶数 固有频率 Hz1 1.812 5.7923 12.0995.1 抗冰隔水管截面特性长度单位：mm ;面积单位：mm 2 ;惯性矩单位：mm 4 ; 抗冰隔水管动力学响应分析 文档编号:KB-06抗冰隔水管动力学响应分析 版本号:0 日期: 2010-06-12NOED 第 4 页 共 7 页5.2 受力分析为简化计算，将抗冰隔水管的下部模拟为一刚性固定端。刚性固定端位于设计泥面垂直向下H 2（m）处。设计泥面的位置在自然泥面下的距离应按地质条件决定。H2值按下列经验公式确定：缺乏土壤资料时： H 2=6.0D=5.1m。如图5-1 所示。另一端铰于海洋平台上。图5-1 抗冰隔水管受力简图5.3 边界条件和单元类型及分析类型所用单元类型：Beam4。其有限元模型及边界条件如图5-2所示。采用谐波响应分析法分析（Harmonic Response Analysis）结构动力学响应问题。 综合考虑环境荷载频率分布现状，现设定：谐波响应频率：02Hz。该频率涵盖了环境频率分布现状。抗冰隔水管动力学响应分析 文档编号:KB-06抗冰隔水管动力学响应分析 版本号:0 日期: 2010-06-12NOED 第 5 页 共 7 页图5-2 抗冰隔水管有限元模型及其边界条件5.4 计算结果图5-3为抗冰隔水管波浪荷载作用点处的位移响应图。图5-3 破浪荷载作用点处水平弹性位移抗冰隔水管动力学响应分析 文档编号:KB-06抗冰隔水管动力学响应分析 版本号:0 日期: 2010-06-12NOED 第 6 页 共 7 页图5-4 1.82Hz下结构水平弹性位移分布图5-5 1.82Hz下结构整体组合应力分布5.5 结论抗冰隔水管动力学响应分析 文档编号:KB-06抗冰隔水管动力学响应分析 版本号:0 日期: 2010-06-12NOED 第 7 页 共 7 页当外荷载激励频率与抗冰隔水管固有频率一致时，结构将发生共振现象，在不考虑系统阻尼的影响下，振动幅度将无穷大，如图5-4和图5-5 所示，在接近系统固有频率情况下，抗冰隔水管振幅大幅度增加，其强度远远超过材料的许用屈服应力。而环境荷载波浪频率和作业的锤击频率都小于系统的一阶固有频率，也就是说，在环境荷载和作业荷载作用下，系统不会发生共振，所以从动力学响应分析角度来讲，抗冰隔水管满足使用要求。、.设计评审记录质量记录编码: QR-13-03日期: 项目编号:业主:项目经理: 设计人:文档编号: 版本号: 0文档标题:注： 1. 本表为概括性的评审，具体评审意见详见此报告电子版中的修订意见和批注内容。无评审意见，请在对应的评审意见栏内改为“无”。2. 本表附在报告的最后一页，作为报告模板的一部分。3. 本评审记录只限一份设计文件使用。4. 未通过公司内部的最终评审时，批准人/日期签署为空。评审人: 批准人: 日期: 日期:评审项目 评审意见