Elastic Response Analysis of Very Large Floating Structures in Waves Using Spectrum Finite Element Method

波浪中超大型漂浮结构的弹性响应分析采用谱有限元法

基本信息

  • 批准号:
    08651102
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1997
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of the present project is to develop a simplified method of elastic response analysis of a Very Large Floating Structure (VLFS) in waves to evaluate the relationship between elastic response and structural parameters, such as mass and stiffness distributions, in the initial design stage. For this purpose, one-dimensional spectrum finite element using the dynamic shape function of bending and flexural-torsional deformation of a beam placed on an elastic foundation was derived. In the proposed approach, the exact solution of dynamic equilibrium equation of a beam under given extrernal loads can be obtained by small number of elements. The change in mass and stiffness can be easily considered by using standard finite element procedures.A series of structural response analysis of pontoon-type and semi-submersible type VLFSs was performed, and the influences of mass and stiffness distributions on structural responses were investigated. It has been found that :(1) The reduction of mass of the end part of structures is an effective way to avoid resonance in waves for pontoon-type very large floating structures.(2) The increase of bending stiffness is effective to reduce the bending response of a VLFS,including deflection and bending stress. The same holds for flexural-torsional responses.(3) The influence of vertical shear stiffness on the bending response of VLFS is only negligible.(4) For the VLFS with a large width to length ratio, the deformation as a plate takes place in width direction in reality. Accordingly, a beam model tends to overestimate the stiffness of structures.Some limitation must be therefore imposed on the application of a beam model to the response analyzes of a VLFS.
本项目的目标是开发一种波浪中超大型浮动结构(VLFS)弹性响应分析的简化方法,以在初始设计阶段评估弹性响应与结构参数(例如质量和刚度分布)之间的关系。为此,导出了使用放置在弹性基础上的梁的弯曲和弯扭变形的动态形状函数的一维谱有限元。在所提出的方法中,可以通过少量单元获得给定外部载荷下梁的动态平衡方程的精确解。使用标准有限元程序可以很容易地考虑质量和刚度的变化。对浮桥型和半潜式VLFS进行了一系列结构响应分析,研究了质量和刚度分布对结构响应的影响。研究发现:(1)对于浮桥型超大型漂浮结构来说,减少结构端部质量是避免波浪共振的有效途径。(2)增加抗弯刚度是降低结构端部质量的有效方法。 VLFS 的弯曲响应,包括挠度和弯曲应力。弯扭响应也是如此。(3)垂直剪切刚度对VLFS弯曲响应的影响可以忽略不计。(4)对于宽长比较大的VLFS,板形变形发生在现实中的宽度方向。因此,梁模型往往会高估结构的刚度。因此,必须对梁模型在 VLFS 响应分析中的应用施加一些限制。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
藤久保 昌彦: "Dynamic Response Analysis of Very Large Floating Structures in Waves Using One-Dimensional Finite Element Model" Proceeding of the 16th Int. Conf. offshore Mechanics and Arctic Engineering (OMAE97). Vol. IV. 107-114 (1997)
Masahiko Fujikubo:“使用一维有限元模型进行波浪中的动态响应分析”第 16 届国际近海力学和北极工程会议论文集 (OMAE97)。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masahiko Fujikubo: "Dynamic Response Analysis of Very large Floating Structures in Waves Using One-Dimensional Finite Element Model" Proc.Of the 16th Int.Conf.on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (OMAE97). Vol.IV. 107-114 (1997)
Masahiko Fujikubo:“使用一维有限元模型对波浪中超大型浮动结构进行动态响应分析”Proc.Of the 16th Int.Conf.on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (OMAE97)。
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藤久保 昌彦: "Dynamic Response Analysis of Very Large Floating Structures in Waves Using One-Dimensional Finite Element Model" Proceeding of the 16th Int.Conf.on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (OMAE97). Vol.IV. 107-114 (1997)
Masahiko Fujikubo:“使用一维有限元模型对波浪中的大型浮动结构进行动态响应分析”第 16 届海上力学和北极工程国际会议论文集 (OMAE97)(1997 年)。
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    0
  • 作者:
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藤久保 昌彦: "一次元有限要素モデルによる超大型浮体の波浪中構造応答解析" 日本造船学会論文集. 179. 349-358 (1996)
Masahiko Fujikubo:“使用一维有限元模型对波浪中的超大型浮体进行结构响应分析”日本造船学会汇刊 179. 349-358 (1996)。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masahiko Fujikubo: "Structural Response Analysis of Very Large Floating Structures In Waves Using One-Dimensional Finite Element Model" J.of Soc.Naval Arch.Japan. Vol.179. 349-358 (1996)
Masahiko Fujikubo:“使用一维有限元模型对波浪中的大型浮动结构进行结构响应分析”J.of Soc.Naval Arch.Japan。
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