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《天津大学》 2004年
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冰激海洋平台振动的动力模型试验研究

黄焱  
【摘要】:冰激振动是寒区国家海洋工程所面临的课题,尽管各国已对这一问题的研究投入大量的人力、物力,但目前的研究成果与实际工程的应用要求还相去甚远。这主要是因为:冰材料自身的物理力学性质具有极大的复杂性,目前冰力学界对这些复杂特性的认识水平还不成熟;实际工程结构的形式具有很大的多样性,冰体与不同结构形式作用发生破坏的控制机理是不同的,对于冰材料破坏进程的研究也处于不够成熟的水平。 模型试验是冰力学研究中十分重要的一种方法、手段,但目前国际上动冰力模型试验的发展还不够成熟。本文在对国际上已进行的相关试验研究工作进行总结与评价的基础上,设计了一套具有国际先进水平的试验装置及试验方案,对冰激柔性锥体及直立桩结构振动问题进行了系统的模型试验研究,并取得突破性进展,主要研究成果如下: 在冰激柔性锥体结构振动问题的试验研究中获得重要发现,冰排前缘在柔性锥体结构前以二次断裂的特殊形式发生破坏。二次断裂进程具有两种模式,而激振冰力以何种模式作用决定于结构与冰条件的共同控制。 本文针对二次断裂进程的两种模式,分别提出了两种模式下柔性锥体结构上的概化冰力函数。数值模拟结果与实测结果进行比较后,得到了令人满意的结果,这说明,本文给出的两种模式下的柔性锥体结构上的冰力函数是可以充分反映真实载荷情况的。 本文在试验研究中得出重要结论,冰激柔性直立桩结构稳态振动的控制机理是冰与结构间的相互作用。结构的振动导致冰以间歇性延-脆模式破坏是这种相互作用过程中的主要特征。针对这一重要发现,本文提出了一个冰激振动问题中全新的概念—相互作用系数。这一参数直接反映出冰与结构综合作用条件对系统动力效应的控制水平,为冰激柔性直立桩结构振动问题的研究开辟了一个重要的突破方向。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TV135

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘圆;抗冰海洋平台动力分析与结构选型研究[D];大连理工大学;2007年
2 卢鹏;基于图像分析的海冰几何参数和拖曳系数参数化研究[D];大连理工大学;2007年
3 刘翔;面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究[D];大连理工大学;2008年
4 贾玲玲;桥墩冰激振动响应分析及复合反演研究[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 杨俊英;浅海混凝土平台结构设计和动态响应分析[D];天津大学;2010年
2 李明;冰激柔性直立结构振动的试验研究[D];天津大学;2004年
3 徐洪祥;不同锥体结构抗冰性的计算研究[D];天津大学;2007年
4 齐念;冰激桥墩振动模型试验研究及冰荷载的识别[D];大连理工大学;2009年
5 李大冉;输水工程冰力学模型试验及数值模拟[D];天津大学;2009年
6 元征;浅海混凝土桩基平台动力分析和结构优化[D];天津大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 黄焱,史庆增,宋安;冰力模型实验中的模型律[J];冰川冻土;2003年S2期
2 史庆增,黄焱,宋安,佟建峰;Non-Simultaneous Failure of Ice in Front of Multi-Leg Structures[J];China Ocean Engineering;2002年02期
3 史庆增,宋安,黄焱;An Experimental Study of Several Special Issues Regarding the Ice Force on Conical Structures[J];China Ocean Engineering;2002年04期
4 史庆增,徐继祖,石志刚;冰力现场量测的间接法及其数据处理程序[J];海洋工程;1990年02期
5 史庆增,黄焱,宋安,李桐魁,孙振平;海上多腿结构前冰的非同时破坏系数及其概率分布[J];海洋工程;2003年03期
6 史庆增,黄焱,宋安,孙振平,李桐魁;锥体冰力的实验研究[J];海洋工程;2004年01期
7 岳前进,毕祥军,于晓,时忠民;锥体结构的冰激振动与冰力函数[J];土木工程学报;2003年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙丽萍,李力波;工程结构特征值问题的加速解法[J];船舶工程;2002年03期
2 朱斌;陈云敏;梁以德;;Analysis of Collision Protection for Ocean and Offshore Structures[J];China Ocean Engineering;2006年03期
3 黄焱;史庆增;宋安;;Model Test Study of Dynamic Ice Force on Compliant Conical Structures[J];China Ocean Engineering;2007年01期
4 戎贤,丁红岩,黄金明;筒型基础系缆平台使用过程原型测试分析[J];地震工程与工程振动;2003年05期
5 高云;宗智;周力;吴宗铎;曹静;;钢悬链式立管的浪致疲劳[J];大连海事大学学报;2010年02期
6 朱克强;黄剑;;复合缆索锚泊下的Spar平台动态响应分析[J];港工技术;2010年02期
7 兰志刚;赵英年;国建凤;周振涛;邢健;白刚;鲁红革;李辉辉;;渤海JZ9-3WHPB平台冰激振动测量与分析[J];中国工程科学;2011年05期
8 欧进萍,段忠东,王刚;海冰作用下平台结构自激振动的参数分析与响应的数值计算[J];工程力学;2001年05期
9 李志军;Devinder S Sodhi;卢鹏;;渤海海冰工程设计参数分布[J];工程力学;2006年06期
10 谢文会;唐友刚;周满红;;深水铰接塔平台的非线性动力特性分析[J];工程力学;2006年09期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 岳前进;时忠民;;柔性抗冰海洋平台与动冰力研究——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
2 郭庆;;浅海孤立建筑结构物的冲击荷载响应[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
3 李刚;刘翔;岳前进;于学兵;;基于功能的海洋平台抗冰动力优化设计[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2004年
4 李辉;任慧龙;吴东伟;张健;;半潜式平台撑杆结构波浪载荷计算方法研究[A];黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年
5 袁玉杰;刘洪涛;何晓静;朱烽;;海洋结构物波浪动力响应研究[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
6 李正;刘社文;季顺迎;;锥体结构冰荷载的离散元分析[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许宁;锥体海洋结构的冰荷载研究[D];大连理工大学;2011年
2 王延林;抗冰结构的原型测量与分析评价技术研究[D];大连理工大学;2011年
3 季顺迎;渤海海冰数值模拟及其工程应用[D];大连理工大学;2001年
4 张运良;冰载荷的识别及冰激振动的实验与数值模拟[D];大连理工大学;2002年
5 陈波;海洋桩基平台大直径、超长桩的可打入性研究[D];天津大学;2003年
6 屈衍;基于现场实验的海洋结构随机冰荷载分析[D];大连理工大学;2006年
7 孙秋华;冰的力学性能及其与结构相互作用力问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 金栋平;冰、风激励下海洋平台结构的非线性动力学和弛振分析[D];天津大学;1995年
9 于骁;环境荷载激励下工程结构振动控制方法及实验研究[D];大连理工大学;2007年
10 刘圆;抗冰海洋平台动力分析与结构选型研究[D];大连理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟扬;浮子式波浪发电装置设计及其功率特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘鹏;深海钻井立管概念设计与分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈鹏;深水半潜式平台系泊系统耦合动力响应研究[D];大连理工大学;2010年
4 车啸飞;基于原型测量的抗冰导管架平台设计评价[D];大连理工大学;2011年
5 单思镝;河冰对桥墩撞击作用的数值模拟分析[D];东北林业大学;2011年
6 舒光亚;导管架平台裂纹构件剩余极限强度与时变可靠度分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 杨丽萍;输水渠道拦冰索模型试验及拦冰厚度预测研究[D];天津大学;2010年
8 崔少敏;冰与结构作用非同时破坏问题的数值模拟[D];天津大学;2010年
9 李立业;老龄自升式平台结构强度及疲劳分析[D];天津大学;2010年
10 王宾;辽东湾海水与平台相互作用研究[D];中国石油大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 史庆增,徐继祖,宋安;冰力模型实验[J];冰川冻土;1990年02期
2 李志军,曲月霞,沈照伟,王永学,李广伟;DUT-1非冻结合成模型冰的弯曲强度[J];冰川冻土;2001年02期
3 李志军,王永学,曲月霞,李广伟,李春花,王喜文;半圆型结构冰压力的物理模拟试验研究[J];冰川冻土;2003年04期
4 季顺迎,王瑞学,毕祥军,岳前进;海冰拖曳系数的确定方法研究[J];冰川冻土;2003年S2期
5 方华灿 ,吴小薇 ,贾星兰;渤海海冰作用下采油平台的模糊疲劳寿命估算[J];冰川冻土;2003年S2期
6 屈衍,岳前进,Casey Brister;冰与锥体作用破碎周期及破碎长度分析[J];冰川冻土;2003年S2期
7 黄焱,史庆增,宋安;冰力模型实验中的模型律[J];冰川冻土;2003年S2期
8 卢鹏,李志军;现行规范中计算桩柱冰荷载的比较[J];冰川冻土;2003年S2期
9 毕祥军,于雷,王瑞学,岳前进;海冰厚度的现场图像测量方法[J];冰川冻土;2005年04期
10 唐述林;秦大河;任贾文;康建成;;极地海冰的研究及其在气候变化中的作用[J];冰川冻土;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李伟;别社安;;天津港箱筒形基础防波堤结构工程试验[A];港口工程分会技术交流文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 季顺迎;渤海海冰数值模拟及其工程应用[D];大连理工大学;2001年
2 曲月霞;海冰与近海结构物作用的物理模拟研究[D];大连理工大学;2001年
3 张运良;冰载荷的识别及冰激振动的实验与数值模拟[D];大连理工大学;2002年
4 许林;基于可靠度的结构优化研究[D];大连理工大学;2004年
5 屈衍;基于现场实验的海洋结构随机冰荷载分析[D];大连理工大学;2006年
6 邹龙庆;石油钻机井架动态响应分析[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 易平;概率结构优化设计的高效算法研究[D];大连理工大学;2007年
8 张大勇;基于性能的抗冰导管架结构风险设计研究[D];大连理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张希;冰激直立结构稳态振动[D];大连理工大学;2002年
2 魏鹏;基于可靠度的海洋平台结构优化设计[D];大连理工大学;2002年
3 王鹤;动冰力模型试验模型律研究[D];天津大学;2004年
4 杜小振;冰致柔性直立结构振动的动冰力研究[D];大连理工大学;2003年
5 周森;不同冰速下半圆型构件冰作用力试验与研究[D];大连理工大学;2004年
6 李辉辉;海洋平台冰振失效的预警标准[D];大连理工大学;2005年
7 李明;冰激柔性直立结构振动的试验研究[D];天津大学;2004年
8 李勇;冰激柔性锥体结构振动的试验研究[D];天津大学;2004年
9 张丽敏;冰对码头水工结构作用力的物理模拟试验研究[D];大连理工大学;2006年
10 范晓雷;变间距桩墩结构的冰力研究[D];天津大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 徐国宾;李大冉;黄焱;赵新;;南水北调中线输水工程若干冰力学问题试验研究[J];水科学进展;2010年06期
2 金书成;杨炎华;;冰荷载对导管架海洋平台的作用研究[J];中国海洋平台;2010年05期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 张大勇;基于性能的抗冰导管架结构风险设计研究[D];大连理工大学;2007年
2 王瑞学;海冰动力学数值模拟及波浪与海冰相互作用[D];大连理工大学;2010年
3 夏超逸;撞击荷载作用下车桥系统的动力响应及高速列车运行安全研究[D];北京交通大学;2012年
4 刘玉萍;海冰影响冻融损伤的桥梁结构安全的机理及应用研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘普;CCD监视船舶侧翻冰厚度误差的实验室模拟研究[D];大连理工大学;2010年
2 张宗方;大型自然通风冷却塔失效分析与优化设计[D];大连理工大学;2011年
3 单思镝;河冰对桥墩撞击作用的数值模拟分析[D];东北林业大学;2011年
4 靳卫卫;海冰智能视频监视系统设计及实现[D];中国海洋大学;2011年
5 何菲菲;破冰船破冰载荷与破冰能力计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 徐洪祥;不同锥体结构抗冰性的计算研究[D];天津大学;2007年
7 刘通;基于应变测量的海洋平台冰荷载研究[D];大连理工大学;2010年
8 杨建辉;装甲车辆平衡肘载荷识别与载荷谱测试研究[D];中北大学;2010年
9 杨建;锡矿山残矿资源安全回收专项论证及开采技术方案研究[D];中南大学;2012年
10 王恒;基于CATIA的轿车座椅参数化设计及结构安全性分析[D];扬州大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 史庆增,宋安,佟建峰;Characteristics of the Function of Ice Force on Vertical Cylindrical Piles[J];China Ocean Engineering;2001年03期
2 杨国金;刘春厚;陈祥馀;卢敏;;抗冰振的理想构件——寄生在潮差段的正倒锥组合体[J];中国海上油气(工程);1991年03期
3 杨国金;刘春厚;陈祥余;卢敏;;正倒锥组合体现场破冰试验与分析[J];中国海上油气(工程);1992年03期
4 史庆增,黄焱,宋安,李桐魁,孙振平;海上多腿结构前冰的非同时破坏系数及其概率分布[J];海洋工程;2003年03期
5 于永海,岳前进;冰对锥体结构作用力的预测模型分析[J];海洋学报(中文版);2000年03期
6 史庆增,宋安;海冰静力作用的特点及几种典型结构的冰力模型试验[J];海洋学报(中文版);1994年06期
7 李锋,岳前进;冰在斜面结构上的纵横弯曲破坏分析[J];水利学报;2000年09期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张运良,林皋,王永学,李志军,李广伟;冰激柔性锥体振动实验研究[J];大连理工大学学报;2004年06期
2 岳前进,毕祥军,于晓,时忠民;锥体结构的冰激振动与冰力函数[J];土木工程学报;2003年02期
3 佟建峰,史庆增;海冰引起结构振动的研究与进展[J];船舶工业技术经济信息;2001年10期
4 柳春光;贾玲玲;;冰激桥墩振动室内模型试验研究[J];振动与冲击;2011年01期
5 黄焱;史庆增;宋安;;冰激柔性直立桩结构振动的模型试验[J];天津大学学报;2007年05期
6 楼永高;我国第一座采用混凝土离心管桩结构的万吨级码头建成投产[J];水运工程;1990年11期
7 陈星,王翎羽,徐继祖;海冰引起结构振动的理论及计算分析[J];天津大学学报;1995年04期
8 何金华;“桩-土”非均质系统弹性动力响应的数值分析及其应用[J];上海铁道大学学报;1997年03期
9 莫海鸿,周汉香;对“基坑支护桩结构优化设计”讨论的答复[J];岩土工程学报;2001年05期
10 张文颖,王世平;人工挖孔基础施工中的技术问题[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);1999年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 岳前进;姚健;毕祥军;屈衍;;海洋平台的冰振疲劳与动冰力研究[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2004年
2 岳前进;时忠民;;柔性抗冰海洋平台与动冰力研究——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
3 王鹤;史庆增;宋安;;动冰力模型实验模型律初探[A];2003年度海洋工程学术会议论文集[C];2003年
4 张大勇;岳前进;车啸飞;;在役抗冰导管架海洋平台结构风险评估[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
5 张纪刚;吴斌;欧进萍;;海洋平台冰振控制试验研究[A];2005年全国博士生学术论坛(土木建筑学科)论文集[C];2005年
6 黄焱;史庆增;宋安;;冰激柔性四桩柱结构振动的模型试验研究[A];第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集[C];2007年
7 徐俊;史庆增;宋安;;海洋导管架平台抗冰振措施探讨[A];2003年度海洋工程学术会议论文集[C];2003年
8 吴佳多;朱天益;;华东地区沉桩时桩结构可靠性分析与研究[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会全国第二届学术交流会议论文集[C];1989年
9 方兆麟;;天津地区沉桩时桩结构可靠度[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会全国第二届学术交流会议论文集[C];1989年
10 李刚;张大勇;岳前进;;冰振下海洋平台管节点的疲劳时变可靠性分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 陈国雄 通讯员  周万里;海上专业救助又添一座基地[N];中国水运报;2007年
2 特约记者 白文起 通讯员 赵海燕;捆绑式抗滑桩获专利[N];地质勘查导报;2007年
3 记者 戴强;曹妃甸五至十万吨级通用散杂货码头通航[N];唐山劳动日报;2007年
4 特约记者  周万里 记者 吴楚楚;广东阳江海上救助基地开建[N];中国交通报;2007年
5 记者 史芳;预铺式反粘防水系统通过专家评审[N];中国经济导报;2005年
6 金荣江;唐钢一钢轧实现AS240制管用钢批量生产[N];世界金属导报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄焱;冰激海洋平台振动的动力模型试验研究[D];天津大学;2004年
2 张运良;冰载荷的识别及冰激振动的实验与数值模拟[D];大连理工大学;2002年
3 刘翔;面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究[D];大连理工大学;2008年
4 屈衍;基于现场实验的海洋结构随机冰荷载分析[D];大连理工大学;2006年
5 刘圆;抗冰海洋平台动力分析与结构选型研究[D];大连理工大学;2007年
6 张力;导管架海洋平台冰激振动控制的实验研究[D];大连理工大学;2008年
7 张大勇;基于性能的抗冰导管架结构风险设计研究[D];大连理工大学;2007年
8 贾玲玲;桥墩冰激振动响应分析及复合反演研究[D];大连理工大学;2009年
9 于骁;环境荷载激励下工程结构振动控制方法及实验研究[D];大连理工大学;2007年
10 刘玉萍;海冰影响冻融损伤的桥梁结构安全的机理及应用研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李德权;抗冰平台冰激振动抑制策略研究[D];大连理工大学;2010年
2 于雷;基于渤海石油平台的冰激振动监测及其应用[D];大连理工大学;2005年
3 彭忠;柱体刚度对冰激振动影响的实验研究[D];天津大学;2006年
4 金兆玉;海洋平台冰激振动控制[D];大连理工大学;2004年
5 齐念;冰激桥墩振动模型试验研究及冰荷载的识别[D];大连理工大学;2009年
6 杜小振;冰致柔性直立结构振动的动冰力研究[D];大连理工大学;2003年
7 王鹤;动冰力模型试验模型律研究[D];天津大学;2004年
8 陈先军;可回收旋喷搅拌加劲桩结构设计与理论研究[D];安徽理工大学;2011年
9 刘广轩;高陡横坡段桥梁双桩结构内力计算方法与试验研究[D];湖南大学;2011年
10 陆海源;新型PCC桩结构直立式海堤技术开发及其抗弯性能研究[D];河海大学;2005年
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