非线性海床土深水缓波型立管动力响应分析

缓波立管的结构形式能够有效改善立管触地区的动力响应,达到保护立管触地区的目的。基于集中质量法和考虑土体弱化的非线性海床土模型,用等效浮力的方法将缓波立管浮力段简化,并在Orca Flex中建立传统钢悬链线立管和缓波立管的集中质量模型进行分析,考虑立管结构形式、浮力段长度和浮力段起始位置的影响,得到立管静态位形、触地点张力和弯矩、立管贯入深度以及触地点海床阻力等结果进行比较。结果表明:浮力段的配置会提高立管静态弯矩分布水平,但合理的缓波立管设计能有效改善立管触地区的动力响应,抑制海底沟槽的发展,达到保护立管触地区的目的。     

陡波型柔性立管浮力块参数优化及应用

浮力块分布和外径等参数直接影响柔性立管在环境载荷作用下的动力响应,对某深水柔性立管进行陡波型布置,开展时域内的整体动态有限元分析,得到浮力块分布和外径对柔性立管动力响应的影响规律,表明浮力块参数是陡波型柔性立管整体设计的一个重要因素。立管动力响应是弯曲加强器的设计载荷,根据上述规律,构造具有不同浮力块参数的柔性立管模型,进行多工况动态分析,通过对比弯曲加强器设计载荷对(T,θ)的散点图,得到弯曲加强器设计载荷优化方法及最优设计载荷。     

非线性管土耦合作用下钢悬链式立管触地区敏感性分析

浮体运动和海床土刚度是引起钢悬链式立管(steel catenary riser,简称SCR)管土相互作用的关键因素,将导致SCR触地区的疲劳损伤。以工作水深为1500 m的浮式平台上生产立管SCR为研究对象,基于法向抗力模型和侧向阻力模型建立管土作用模型,在环境载荷和浮体运动作用下,开展SCR与浮式平台的整体分析,研究海床土参数对SCR触地区动态响应和疲劳寿命的敏感性。通过改变海床土的不排水抗剪强度Su0、强度梯度ρ、吸力因子f_suc、吸力衰减参数λ_suc以及再贯入系数λ_rep等,得到不同参数对触地区动力响应、疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:①基于软黏土海床,随着不排水抗剪强度Su0的增加,触地区立管疲劳寿命减幅达到33.23%,敏感性最高;②吸力因子f_suc越大,立管疲劳寿命越小且减幅达23.77%,其敏感性较高;③随着再贯入系数λ_rep增大,触地区立管疲劳寿命增幅达到15.48%;④海床抗剪强度梯度ρ和吸力衰减参数λ_suc对立管疲劳寿命影响较小。研究结论能为SCR设计分析及安全服役提供重要参考。     

平台运动激励下钢悬链式立管触地点动态分析

平台运动和管土相互作用是引起钢悬链式立管(Steel Catenary Riser,SCR)触地点动态响应和疲劳损伤的关键因素。基于竖向土抗力-埋深曲线和侧向库伦摩擦双线模型模拟SCR触地区管土作用,并考虑竖向海床刚度的退化,研究平台三维运动激励下SCR触地区的动态响应与疲劳寿命,相对于简单的单向运动激励和仅考虑竖向管土作用,更符合工程实际。计算结果表明:①三维管土作用下,平台垂荡运动对立管触地区的影响最大,纵荡运动次之,横荡的影响最小;②平台三维运动的耦合,在一定程度上可降低立管触地区的动力响应和疲劳损伤,若仅考虑垂荡运动,结果偏于保守;③非线性海床模型相对于线弹性海床,引起的立管触地区的应力幅值、位移幅值显著增加,虽然贯入位移较小,但土抗力较大,选用线弹性海床的计算误差较大。平台运动和海床强度对SCR触地点动态响应和疲劳损伤的影响较大,因此在SCR响应分析与设计中,准确选择海床模型和平台运动方式,对于预测立管的疲劳寿命具有重要意义。     

考虑非线性管-土接触模型的钢悬链线立管触地区动态曲率分析

钢悬链线立管(SCR)具有特殊的结构型式,循环载荷作用下,由于海床模型的不确定性易导致触地区产生较高的弯曲应力,引发疲劳损伤。基于非线性P-y曲线管-土接触模型,运用大挠度曲线梁模型来模拟SCR与海床土的相互作用,研究SCR在浮体二维运动和海床作用下,触地区的动态曲率变化情况。由计算结果可知:1)由于在立管的有效张力中考虑局部曲率的影响,导致立管触地区的有效张力显著增加,并产生较高的弯矩; 2)动态分析中,分别运用线弹性海床和非线性海床模型,研究立管触地区的相对曲率随相对时间的变化曲线,表明非线性海床将使触地区的相对曲率具有明显的非线性,且有多个峰值,变化幅度较大,并出现反向曲率; 3)垂荡运动比纵荡对曲率的影响大,且运动幅值越大,影响越明显。     

考虑内流作用的缓波形立管非线性静动力分析

考虑内流的作用,研究缓波形立管在海洋环境荷载作用下的非线性静动力力学性能。采用细长柔性杆理论,建立缓波形立管运动方程,利用有限元法进行离散,运用Newton-Raphson法和Newmark-β法分别对立管进行静动力分析,编制缓波形立管计算分析程序LWRNM,研究缓波形立管在海流、内流、浮体漂移与运动作用下的结构响应。结果表明:随着海流从x负向变成x正向和流速的增大,缓波形立管线形变缓,有效张力增大,弯曲曲率的极值减小;随着内流流速的增加,缓波形立管的固有频率下降;随着顶部浮体从近端向远端漂移,缓波形立管的有效张力增大,弯曲曲率的极值减小;纵荡和垂荡作用下,缓波形立管的顶部有效张力变化周期与浮体激励周期相同,横荡作用下,顶部有效张力变化周期为浮体激励周期的二分之一,垂荡作用下,缓波形立管顶部有效张力变化幅值最大,纵荡作用下次之,横荡作用下最小。     

浮式平台横荡运动对水下柔性立管涡激振动的影响

由于深水浮式平台的运动幅度较固定式平台增大,其运动与下部立管的动力耦合变得更加明显。研究了上部平台运动对水下立管涡激振动的影响,基于有限元数值模拟,建立了与结构运动耦合的立管尾迹流场的涡激升力、流体阻力模型,进行了"平台运动-立管涡激振动"整体系统的动响应数值模拟,分析了平台横荡运动的幅值、频率等因素对水下立管涡激振动的影响。结果表明,上部平台的振动会在沿着立管展向传播的过程中被放大(称为响应放大);与不考虑平台运动相比,立管的动响应位移增大了多倍,而且振幅放大倍数随着模态阶数的降低而增大;平台横荡振幅越大,立管振动幅值也越大,但是振幅放大倍数的变化不明显。     

海洋输流立管耦合动力分析

综合考虑黏性内流以及立管轴向和流向的耦合效应等多种因素对立管动力响应的影响,基于Hamilton原理推导得出海洋立管耦合振动方程,采用Galerkin法进行数值求解。首先分析波流载荷与平台运动联合激励和仅在平台运动作用下立管动力响应的差异,然后讨论黏性内流和顶部张力对立管动力特性和响应峰值的影响。计算结果表明:波流与平台运动耦合作用和仅在平台运动作用下的立管各阶振动模态和振动峰值存在明显差异,波浪和海流对立管的直接作用不可忽略;内流运动黏性会改变立管振型峰值,立管流向一阶固有频率随内流流速增大而减小,流向和垂向振动峰值分别随之增加和减小,但这种影响很有限,且可以通过增大立管顶部预张力来抵消。     

浮体二阶运动下钢悬链式立管触地区动态响应分析

浮体运动是引起钢悬链式立管(steel catenary riser,简称SCR)动态响应和疲劳损伤的关键因素,目前研究SCR问题时,为简化计算往往仅考虑平台一阶运动,忽略二阶运动影响。而实际上不同浮体结构的二阶运动响应特征明显,拟以SCR服役张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)为例,探讨浮体二阶运动对SCR触地区动态响应的影响。建立考虑海床刚度退化的管土作用模型以改进现有的CABLE3D RSI程序,通过编写程序接口,将有限元分析得到的平台实际运动响应导入,研究平台不同运动作用下SCR触地区的位移、动力响应及疲劳分布情况。根据波流作用方向将TLP二阶慢漂运动分为近端和远端漂移两种工况,发现二阶运动下立管与海床的作用范围会增大,且触地区不仅发生高频小幅振荡运动,同时伴随低频大幅运动响应;平台远端漂移时,管内张力敏感程度高,而近端漂移时触地区的弯矩显著增大,都会不同程度提高触地区的疲劳损伤率。研究可为服役不同浮体的SCR响应预测与疲劳分析提供参考和借鉴。     

深水钢悬链立管疲劳寿命评估分析

在时域内分析深水钢悬链立管在平台运动和波流载荷共同作用下的非线性动力响应;采用雨流计数法处理立管节点应力的时间历程,选用DoE.E型S-N曲线分析立管在单一海况和平台运动联合作用下的疲劳损伤;将各方向含概率分布的疲劳损伤进行叠加,得到立管整体的全方向疲劳损伤及疲劳寿命。平台的运动为六自由度的运动预报数据,波流载荷由某海域实际的波浪统计数据采用Morison公式计算所得。计算结果表明钢悬链立管疲劳寿命的极值点分别位于悬挂点附近和触地点附近,对立管疲劳寿命极值点各方向疲劳损伤分布情况进行了分析。所提方法为钢悬链立管疲劳分析提供了新思路,给出的结论对钢悬链立管设计分析有一定借鉴意义。     

基于BP神经网络的公交动态行程时间预测方法研究

公交行程时间的精确预测对于提升公交吸引力具有重要意义。本文基于公交车到离站的历史数据,综合考虑时间周期、站点、站间距离、天气等多个因素,建立了基于BP神经网络的公交车静态行程时间预测模型,以该模型为基础,采用动态迭代的方法,叠加多个站间行程时间预测结果,进一步构建了面向连续站点的公交车动态行程时间预测模型,实现对跨越多个站点的公交行程时间预测。以青岛市125路公交为例对算法进行测试。在模型的横向对比实验中,本模型预测结果的绝对误差均在50 s以内,平均绝对误差百分比(MAPE)为11.74%,均方根误差(RMSE)为23.15,R2的确定系数为0.905 1,SVM的MAPE、RMSE、R2 误差指标分别为:12.38%、38.33、0.743 6,LR对应的误差指标分别为:12.50%、25.59、0.884 1;在静态模型与动态模型的对比实验中,动态模型预测结果的MAPE为11.75%,RMSE为23.15,静态模型对应误差指标分别为:11.63%、26.74。研究结果表明,基于BP神经网络的公交动态行程时间预测模型比传统的静态预测方法具有更高的预测精度。     

基于孔压监测的强夯置换和砂井-强夯处理饱和软土地基试验研究

在青岛某饱和软土场区采用强夯置换和砂井-强夯2种不同方案进行试夯试验。在试验区距夯点不同距离、不同深度的土层中埋设孔隙水压力计,通过观测,分析试夯过程中超孔隙水压力的变化规律,得出以下结论:2 000~2 500kN·m夯击能作用下,点夯试验最佳夯击数为强夯置换14击、砂井强夯16击,且2种方案强夯有效加固深度均可达6m;强夯置换区块距离夯点越近,超孔隙水压力累积幅值越大,而砂井-强夯区块这一趋势则不明显;砂井-强夯区块较强夯置换区快地基具有更好的均匀性,但其夯后超孔隙水压力消散速度比后者慢;孔压监测是确定强夯参数,了解加固深度,评价加固效果的有效手段。     

深海下储油器系统的压力补偿动态特性研究

对深海3 000m液压源储油器,采用兼具压力补偿和体积补偿的胶囊作为其压力补偿器.针对动态运行时可能存在的补偿量不足的问题,提出了储油器系统不失稳时的压力动态补偿设计准则,然后择选一组优化参数设计出储油器系统样机,分别完成在模拟执行元件和环境压力变化时的高压舱下的实验测试,结果表明在两种变工况下储油器内压力均能很好地跟随环境压力的变化,验证了该结构及其设计准则是合理的,为水下液压源储油器系统的压力自平衡设计及可靠运行提供了相应的理论依据和技术支撑.     

基于三维约束NewWave理论的自升式钻井平台动力响应分析

以某122 m自升式钻井平台为分析对象,建立其有限元模型,包括材料非线性、几何非线性以及桩土非线性相互作用,在风浪流作用下,基于三维约束New Wave理论对自升式钻井平台的动态响应进行分析,研究海洋波浪方向传播特性和随机特性对平台动力响应的影响。在建立模型中实现风暴工况下水面高程和水粒子运动的描述,响应结果按甲板位移进行对比。结果表明,相比其它波浪理论,三维约束New Wave理论在平台动力响应分析中体现了一定的优越性,不仅能较准确地反映波浪的真实特性,而且能确保结构性能评估的安全性和合理性。     

动态电子商务交易平台参数建模及重构技术

作为1个电子商务交易中心在不同的时期、针对不同的客户群和不同的交易方式会有不同的交易规则集与之相适应,而且,随着业务的发展,将来可能会出现各种新的交易模式,或者现有的交易模式中的某些规则可能会发生变化,使得传统的电子商务交易系统难以应对。为了适应动态变化的需求,在对企业间电子商务交易系统的业务需求、功能、特点及其信息系统进行分析的基础上,提出1个由系统级、交易模式级和交易单级组成的3层交易模式组成的动态电子商务交易模型,设计3层电子商务交易模型的基本框架,分析3层要素参数间的继承关系。提出和定义了电子商务要素参数空间及其关键属性,设计和实现1个动态、可重构的电子商务交易系统。通过3层要素参数的自由配置,不但可以满足目前一般批发交易中心所提出的10种交易模式,而且可以自由配置出多达上千种的交易规则集,实现了电子商务系统的灵活可重构和可复用。     

Effect of angle between initial and cyclic shear stress on behaviors of marine clay

An angle exists between the initial static shear stress and cyclic shear stress when embankment and retaining walls are subjected to cyclic loadings. To investigate the influence of this angle on the dynamic properties of marine soft clay, tests were performed on Wenzhou soft clay. When the angle was varied from 0° to 90°, the shear strain and excess pore pressure decreased as θ increased while increased as θ increased from 120° to 180°. Shear strain developed more rapidly when θ was 120°, 150°, or 180° than that when θ was 0°, 30°, or 60°. These results indicate that the number of cycles to failure at the larger angles was greater than at the smaller angles. When θ was 90°, the strain in the x-axis direction increased as the number of cycles increased. The development of the excess pore pressure associated with specimen failure was different for different cyclic shear stress ratios and shearing angles. The effect of θ on the strain and excess pore pressure increased as the cyclic shear stress ratio increased.     

河口营养盐动力学过程研究的若干进展

根据国内外最新的文献 ,综述了河口营养盐动力学过程研究的进展情况。这些进展主要包括河口营养盐的水动力输运过程、输入通量、水体—沉积物界面交换过程、浮游植物吸收动力过程以及营养盐动力过程模型研究等。分析了河口营养盐动力学过程研究的重要性 ,并展望了该领域今后的研究重点与方向     

全驱动船舶轨迹跟踪初始位置影响分析

船舶轨迹跟踪属于广义上的船舶动力定位,具体来说是船舶在规定的时间内,通过轨迹跟踪系统的控制到达原本设定的位置。以某一全驱动船舶为例,分别对预定轨迹为直线和圆进行船舶轨迹跟踪时域模拟研究,通过分析船舶时域模拟轨迹与预设轨迹的水平位置偏差与艏向角偏差研究轨迹跟踪精度,并分析船舶初始位置对轨迹跟踪的影响。研究表明,船舶初始水平位置偏离设定轨迹起点越大,船舶调整至轨迹的时间越长,但最终能回到预设轨迹上;船舶初始艏向如偏离过大,会导致船舶远离预设轨迹。在实际工程应用中,可利用动力定位将船舶定位至轨迹跟踪起点,调整船舶艏向,再开始轨迹跟踪。     

基于动力条件改变的笔架山连岛坝侵蚀原因分析

利用MIKE21软件的波浪谱模型及潮流模型对辽宁锦州大笔架山岛连岛坝海域的波浪、潮流等水动力条件进行了数值计算,并对锦州港建设前后的动力条件变化进行了分析.结果表明：锦州港的建设完全阻断了偏西向波浪对连岛坝的塑造作用,坝体的侵蚀确系单侧（偏东向）波浪作用的结果,坝体局部侵蚀严重区域形成四处明显的潮沟,潮沟处流速增大,加剧了对坝体的侵蚀.     

H型浮式垂直轴风力机刚—柔耦合多体动力学建模及仿真

采用多体动力学方法研究了H型浮式垂直轴风力机的动力特性。将风力机叶片和塔柱处理为柔性体,浮式基础处理为刚性体,考虑柔性体的非线性变形,由拉格朗日第二类方程建立了浮式风力机系统的非线性刚—柔耦合多体动力学方程。系统载荷包括浮式基础受的波浪力、风机叶片旋转时受到的气动载荷、塔柱受到的风压载荷、系泊力以及系统阻尼力。编制了模拟系统响应的数值计算程序,该程序可以考虑浮式风力机系统的刚—柔耦合和气动力—水动力耦合效应。以5 MW风力机为例,计算了叶片的固有频率;分析转速对叶片固有频率的影响;计算风、浪联合作用下浮式风力机系统的动力响应。结果表明,随着风机转速的增加,叶片切向固有频率增加、法向固有频率减小;在风、浪联合作用下,浮式基础运动以波浪频率为主,气动载荷贡献较小。