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悬链线和大变形梁理论的J型铺设研究

哈尔滨工程大学学报 2015年第9期36卷 1170-1176页

作者：康庄张立张翔哈尔滨工程大学船舶工程学院深海工程技术研究中心黑龙江哈尔滨150001

为获得J型铺设解析方法,研究了深水钢悬链立管的J型铺设作业过程中的静力分析,引入一种称为分段力学模型的优化模型。首先基于悬链线理论建立悬链线模型进行求解,然后在悬链线模型的基础上对立管进行分段计算,变形大的区域使用大变形梁... 详细信息

为获得J型铺设解析方法,研究了深水钢悬链立管的J型铺设作业过程中的静力分析,引入一种称为分段力学模型的优化模型。首先基于悬链线理论建立悬链线模型进行求解,然后在悬链线模型的基础上对立管进行分段计算,变形大的区域使用大变形梁理论,依据奇异摄动法渐近展开二阶非线性微分控制方程,其余区域使用悬链线理论重新求解,最后合成两部分结果为整体解。与悬链线理论和大变形梁理论对比分析之后发现,分段力学模型对边界条件满足较好,计算结果与高精度的大变形梁理论结果相当。同时,使用分段力学模型来分析了湿重以及刚度的参数敏感性影响。

关键词：钢悬链立管 J型铺设悬链线大变形梁摄动法分段力学模型

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悬链线斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载

工程力学 2013年第10期30卷 162-170页

作者：刘爱荣汪荷玲禹奇才张俊平广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心广州510006 广州市市政工程设计研究院广州510060

基于能量分析方法,推导了主拱肋和稳定拱肋拱轴线为悬链线的斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载计算公式,并通过与有限元数值计算结果比较,证明了该计算公式的正确性,进一步验证了所提出的拱肋系侧倾失稳时横撑切向和径向力学模型的适用性,... 详细信息

基于能量分析方法,推导了主拱肋和稳定拱肋拱轴线为悬链线的斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载计算公式,并通过与有限元数值计算结果比较,证明了该计算公式的正确性,进一步验证了所提出的拱肋系侧倾失稳时横撑切向和径向力学模型的适用性,并将拱轴线为悬链线和圆弧曲线的斜靠式拱肋系的侧倾失稳临界荷载进行了比对分析,阐明了圆弧曲线代替悬链线斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载的适用条件。研究结果表明:拱轴线的线型对斜靠式拱肋系的侧倾失稳临界荷载有一定的影响;当稳定拱肋倾角较小时,悬链线拱肋系的侧倾失稳临界荷载与圆弧曲线拱肋系的差异不超过5%;当矢跨比较小时,圆弧曲线拱肋系代替悬链线拱肋系的侧倾失稳临界荷载产生的误差在10%以下,但矢跨比较大时,二者的差异较大,不可等同。

关键词：斜靠式拱肋系悬链线侧倾失稳临界荷载解析解

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函数传递法求解悬链线问题

北京航空航天大学学报 2021年第10期47卷 1933-1940页

作者：马艳红时成龙洪杰李超北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 先进航空发动机协同创新中心北京100083

悬链线问题是一类经典又多变的力学问题,其曲线构形指导着桥梁等工程应用的结构设计。为了求得结构特征或载荷特征不同的悬链线的变形,提出了一种基于传递矩阵法思想的、通用性较好的求解方法。首先,提炼出悬链力学模型,将悬链顺序划分... 详细信息

悬链线问题是一类经典又多变的力学问题,其曲线构形指导着桥梁等工程应用的结构设计。为了求得结构特征或载荷特征不同的悬链线的变形,提出了一种基于传递矩阵法思想的、通用性较好的求解方法。首先,提炼出悬链力学模型,将悬链顺序划分成若干简单单元,结合单元力平衡和本构-几何关系解得单元特征函数方程组,顺序嵌套单元特征函数方程组获得整体特征函数方程组;然后,使用离散Newton迭代法对该非线性方程组进行求解,获得悬链的受力和变形;最后,算例验证了结果与解析解的一致性。函数传递法对具有复杂结构特征和载荷特征的悬链线问题有很好的适用性,对求解其他可划分为若干首尾相接结构单元的结构系统的广义变形也适用。

关键词：函数传递法传递矩阵法悬链线 Newton迭代法广义变形

悬索桥主缆初始位形的悬链线方程精细迭代分析法

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工程力学 2006年第8期23卷 62-68页

作者：陈常松陈政清颜东煌中南大学土建学院长沙410075 长沙理工大学桥梁与结构工程学院长沙410076

悬索桥非线性有限元法采用悬链线单元精度高,推导了基于自重约束方程,求解两种设计条件下主缆初始位形的悬链线精细迭代法公式,该方法能够计算主缆变形后自重荷载集度的变化。根据索鞍的受力特点,推导了不平衡索力与索鞍预偏量之间增量... 详细信息

悬索桥非线性有限元法采用悬链线单元精度高,推导了基于自重约束方程,求解两种设计条件下主缆初始位形的悬链线精细迭代法公式,该方法能够计算主缆变形后自重荷载集度的变化。根据索鞍的受力特点,推导了不平衡索力与索鞍预偏量之间增量函数形式的显式刚度方程,导出了索鞍弧顶主缆曲线的无应力索长的精确计算公式。算例结果表明,方法精度高,计算稳定且收敛快。

关键词：桥梁工程悬索桥主缆悬链线迭代法

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基于悬链线理论的系泊系统势能

上海交通大学学报 2011年第4期45卷 597-603页

作者：袁梦范菊朱仁传缪国平上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030

为研究系泊系统在定位过程中的势能变化,使用悬链线公式,推导了3种常见系泊方式系缆的构形及张力分布.分析了下端点固定的单根锚泊线的重力势能和弹性势能随上端点位置的变化情况,对比了势能间接求导所得的水平张力与直接计算所得的水... 详细信息

为研究系泊系统在定位过程中的势能变化,使用悬链线公式,推导了3种常见系泊方式系缆的构形及张力分布.分析了下端点固定的单根锚泊线的重力势能和弹性势能随上端点位置的变化情况,对比了势能间接求导所得的水平张力与直接计算所得的水平张力,发现两者吻合良好,符合能量守恒定律,验证了势能计算结果的准确性.针对系泊系统由9根复合缆组成的深水平台,分析了其系泊系统势能随浮体水平位置的变化情况,比较了各浪向上的位移与回复力关系,发现其系泊性能在各个浪向上接近,对环境适应能力强.针对系泊系统破损的工况,计算得到了系泊系统势能分布图以及各浪向上的位移与回复力关系,发现使用势能分布法能全面有效地反映系泊系统的各个方向性能,具有重要的工程参考价值.

关键词：重力势能弹性势能能量分布悬链线张紧系泊

悬链线竖向集中力作用下的构形分析和张力计算

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计算力学学报 2020年第4期37卷 431-438页

作者：郭小刚王刚宋晓东邓旭辉赵珂湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105 长沙矿冶研究院深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室长沙410012 中机中联工程有限公司重庆400000

目前,悬链线在竖向集中力和均布荷载共同作用下的构形分析和受力计算的理论仍不完善。针对这一问题,通过引入悬链线的几何约束方程、力平衡方程和超越方程,建立了竖向集中力与均布荷载共同作用下的非线性方程组。采用牛顿迭代法求解方程... 详细信息

目前,悬链线在竖向集中力和均布荷载共同作用下的构形分析和受力计算的理论仍不完善。针对这一问题,通过引入悬链线的几何约束方程、力平衡方程和超越方程,建立了竖向集中力与均布荷载共同作用下的非线性方程组。采用牛顿迭代法求解方程组,得到了悬链线的构形和受力情况。为了验证理论计算的正确性,进行了算例和试验验证。结果表明,算例的计算结果与文献结论保持一致,试验测得的构形和水平张力大小与理论计算的构形和水平张力大小吻合较好。本文的理论计算可以更加简单精确地计算出悬链线在竖向集中力和均布荷载共同作用下的构形和受力情况,为实际工程提供重要的理论指导。

关键词：竖向集中力水平张力构形悬链线同步求解非线性方程组

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悬索桥线形分析的悬链线单元法

应用力学学报 2008年第4期25卷 627-631页

作者：王建国逄焕平李雪峰合肥工业大学合肥230009

从悬链线方程出发,以节点坐标和无应力索长作为未知量,推导了增量型索单元的刚度方程,提出了悬索桥在恒载作用下初始线形和无应力索长的计算公式及基于Newton-Raphson的求解方法。算例分析表明本文方法具有较高的精度。

关键词：悬链线非线性有限元悬索桥线形无应力长度

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悬链线方程在FPSO锚系相关计算中的应用

中国造船 2011年第A1期52卷 115-122页

作者：刘书胜王勇深圳海油工程水下技术有限公司深圳518067

基于悬链线方程的相关知识,对南海常见的由下部锚链和上部锚缆连接而成的FPSO锚泊系统,分别建立下部锚链和上部锚缆的数学模型并进行详细的分析。在两种已知条件下求解锚链和锚缆组成的悬链线方程,介绍了锚系姿态和张力的分析计算方法... 详细信息

基于悬链线方程的相关知识,对南海常见的由下部锚链和上部锚缆连接而成的FPSO锚泊系统,分别建立下部锚链和上部锚缆的数学模型并进行详细的分析。在两种已知条件下求解锚链和锚缆组成的悬链线方程,介绍了锚系姿态和张力的分析计算方法。最后对锚系悬链线方程求解方法在工程中的应用提出了建议。

关键词：悬链线 FPSO锚系计算

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深水钢悬链线立管疲劳寿命计算方法

应用力学学报 2016年第2期33卷 352-357,379页

作者：王宴滨高德利房军中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249

基于悬链线理论及立管与海床接触模型,建立了一种估算立管疲劳寿命的方法,模型中考虑了深水浮式平台运动过程中立管悬链线形状的变化及触地区域海床接触刚度大小对疲劳寿命的影响。分析表明:浮式平台的运动会引起立管悬链线形状的改变... 详细信息

基于悬链线理论及立管与海床接触模型,建立了一种估算立管疲劳寿命的方法,模型中考虑了深水浮式平台运动过程中立管悬链线形状的变化及触地区域海床接触刚度大小对疲劳寿命的影响。分析表明:浮式平台的运动会引起立管悬链线形状的改变以及立管内部应力的重新分布,这是引起立管疲劳损坏的主要原因;随着海床土体刚度的增大,立管疲劳寿命逐渐降低,为了获得准确的立管寿命,有必要对海底土体进行更为全面细致的研究。通过与现有分析方法比较,本方法具有计算方便快捷,结果可靠等优点。研究可为钢悬链线立管的设计分析提供一定的参考。

关键词：深水立管悬链线平台运动疲劳寿命分析计算