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    广西11选5前3走势图: 一种J型铺管作业模型建模仿真方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    广西11选5大小走势图 www.fnjpv.tw CN201510341638.6

    申请日:

    2015.06.18

    公开号:

    CN104899391A

    公开日:

    2015.09.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20150618|||公开
    IPC分类号: G06F17/50; G06F9/455 主分类号: G06F17/50
    申请人: 哈尔滨工程大学
    发明人: 韩端锋; 昝英飞; 宋磊; 袁利毫; 丁松; 刘明昊; 白晓龙
    地址: 150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510341638.6

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.01.19|||2015.10.07|||2015.09.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种J型铺管作业模型建模仿真方法,包括以下几个步骤,步骤一:基于集中质量法建立J型铺管模型;步骤二:建立J型管道内力模型;步骤三:建立J型管道外力模型;步骤四:结合边界条件建立铺管船运动对J型管道的动力影响模型。本发明提供一种快速的建模方法,仿真速度上可以满足J型铺管作业模拟器的实时仿真要求,其仿真结果能够快速指导现场施工人员施工,以及对海洋工程中J型管道铺设设计人员提供良好的参考。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种J型铺管作业模型建模仿真方法,其特征在于:包括以下几个步骤,
    步骤一:基于集中质量法建立J型铺管模型;
    步骤二:建立J型管道内力模型;
    步骤三:建立J型管道外力模型;
    步骤四:结合边界条件建立铺管船运动对J型管道的动力影响模型。

    2.  根据权利要求1所述的一种J型铺管作业模型建模仿真方法,其特征在于:所述的基于集中质量法建立J型铺管模型的方法为:
    将管道分为n份n+1个节点,将质量及作用力集中在每个节点上,对各个节点的运动与受力进行求解,节点i的受力包括:惯性力第i节点的内张力内部阻尼力以及拖曳力第i+1节点的内张力内部阻尼力以及拖曳力浮力重力W,第i节点受力平衡方程为:
    [Fmi]=[FTi]-[FTi+1]+[FPi]-[FPi+1]+12([Fdi]+[Fdi+1])-FBi+W]]>
    当每单元管道质量为m时,第i节的惯性力为
    [Fmi]=[M][X..i]]]>
    其中质量矩阵[M]=m00m,]]>第i节点加速度分解为其中表示为水平方向的加速度,表示为垂直方向的加速度。

    3.  根据权利要求1所述的一种J型铺管作业模型建模仿真方法,其特征在于:所述的管道内力包括管道内张力和管道内部阻尼力,
    第i节点内张力为:
    FTxi=Ke(xi-1-xi)-KeLecosφiFTzi=Ke(zi-1-zi)-KeLesinφi]]>
    其中,为第i节点沿着水平方向内张力,为第i节点沿着垂直方向内张力,Le为离散管道单元长度,φi为内张力与水平方向的夹角,xi,zi分别为第i节点水平方向与垂直方向位移,xi-1,zi-1分别为第i-1节点水平方向与垂直方向位移,Ke为弹簧系数,
    Ke=EAeLe]]>
    其中,Ae管道横截面积,E为杨氏模量,
    第i节点内部阻尼为:
    FPxi=Cv(x.i-1-x.i)FPzi=Cv(z.i-1-z.i)]]>
    其中,为第i节点沿着水平方向内部阻尼,为第i节点沿着垂直方向内部阻尼,Cv为内部阻尼系数。

    4.  根据权利要求1所述的一种J型铺管作业模型建模仿真方法,其特征在于:所述的管道外力包括:拖曳力、管道重力和浮力,
    第i个节点的拖曳力:
    Fi=0.5ρwCτ,id|Vτi|VτiFdni=0.5ρwCn,id|Vni|Vni]]>
    为沿着管道方向的拖曳力,为垂直管道方向的拖曳力,ρw为海水的密度,d为管道的直径,为沿着管道方向的相对速度,为垂直管道方向的相对速度,
    Vτi=(Uxi-x.i)cosφi+(Uzi-z.i)sinφiVni=(Uxi-x.i)sinφi+(Uzi-z.i)cosφi]]>
    Cτ,i,Cn,i为沿着管道和垂直管道方向的拖曳力系数,为固定坐标系下海流的横向速度和竖直速度,
    第i节点的浮力和重力为:
    W=0megT,FBi=0ρwvegT]]>
    其中:ρp管道的密度,ve每个单元节点管道的体积,g为重力加速度,m为每个单元节点管道的质量。

    5.  根据权利要求1所述的一种J型铺管作业模型建模仿真方法,其特征在于:所述的边界条件为:
    节点0为管道在托管架的脱离点,与托管架具有相同的位移、速度和加速度,在海底面节点n的垂向位移为水深,横向位移为0、速度和加速度都为0;且任意节点的垂向位移都小于水深。

    关 键 词:
    一种 型铺管 作业 模型 建模 仿真 方法
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