悬跨海底电缆涡激振动特性及疲劳损伤分析

作     者：朱俊杰 陈卫东 任冰 王永学 王国玉 ZHU Junjie;CHEN Weidong;REN Bing;WANG Yongxue;WANG Guoyu

作者机构：大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 

出 版 物：《海洋工程》 (The Ocean Engineering)

年 卷 期：2023年第41卷第5期

页      面：116-127页

核心收录：

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51979028 52031002) 

主　　题：海底电缆 悬跨 涡激振动 模态分析 疲劳损伤 

摘      要：悬跨海底电缆作为细长柔性结构,在静力平衡状态下具有一定的垂度,在水流作用下的涡激振动特性与海底管线和海洋立管等结构也有很大的不同,其振动模态受垂跨比影响很大。通过物理模型试验开展了不同垂跨比下悬跨海缆的涡激振动和疲劳损伤特性研究。试验模型按照水弹性相似准则设计,试验中测量了不同流速下海缆模型产生涡激振动时的应变历时数据,采用模态分析法获得了模型涡激振动时的振动模态和振幅。分析了不同流速下海缆模型的振动模态、应变和疲劳损伤的变化和分布特征。试验结果表明:垂跨比显著影响了海缆的涡激振动模态和应变幅值大小。在本试验流速范围内,对一定长度的悬跨海缆模型,当垂跨比较大时,随着流速的增大,模型涡激振动的主响应振动依次出现反对称1阶和对称1阶模态;当垂跨比较小时,模型涡激振动的主响应模态依次出现反对称1阶和对称2阶模态。当涡激振动主响应模态为反对称1阶时,疲劳损伤最大值达到0.1~0.7。