海洋臍帶纜結構分析計算與優(yōu)化設計

目錄
叢書序
前言
第1章 引言 1
1.1 海洋臍帶纜結構介紹 1
1.1.1 海洋動態(tài)臍帶纜 1
1.1.2 海洋靜態(tài)海纜 2
1.2 海洋臍帶纜產(chǎn)品發(fā)展及結構研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 海洋臍帶纜產(chǎn)品發(fā)展歷程 2
1.2.2 海洋臍帶纜結構研究現(xiàn)狀 3
1.2.3 我國在海洋臍帶纜研究中的貢獻 7
參考文獻 9
第2章 臍帶纜結構力學行為分析 12
2.1 拉伸行為特征分析計算 12
2.2 拉扭行為特征分析計算 14
2.3 彎*行為特征分析計算 18
2.4 軸向壓縮行為特征分析計算 20
2.4.1 徑向屈* 20
2.4.2 側(cè)向屈* 23
2.5 數(shù)值模擬方法.26
2.5.1 臍帶纜結構數(shù)值模擬 27
2.5.2 試驗測試及結果對比分析 33
參考文獻 36
第3章 細長螺旋纏繞結構的多尺度分析 38
3.1 一維周期性結構等效分析方法 38
3.1.1 漸進均勻化理論 38
3.1.2 漸進均勻化方法的有限元新格式 41
3.1.3 一維周期性梁結構的漸進均勻化理論 43
3.2 典型螺旋纏繞結構的等效分析 45
3.2.1 螺旋纏繞結構的均勻化等效分析 45
3.2.2 尺寸效應對螺旋纏繞結構的性能影響分析 52
3.2.3 典型懸鏈線整體行為分析 53
3.2.4 設計參數(shù)對螺旋纏繞結構等效剛度的分析 54
3.3 典型螺旋纏繞結構局部應力降尺度分析 59
3.3.1 細觀應力場——螺旋纏繞結構一階細觀應力計算方法 59
3.3.2 細觀應力場——細觀應力新方法的實現(xiàn) 61
3.3.3 微觀應力多尺度分析——單一工況下的應力分析 61
3.3.4 微觀應力多尺度分析——拉彎組合工況下的應力分析 64
3.4 臍帶纜多尺度分析 65
3.4.1 臍帶纜分析模型——臍帶纜模型描述 65
3.4.2 臍帶纜分析模型——臍帶纜模型分析實現(xiàn) 67
3.4.3 臍帶纜等效剛度分析——臍帶纜剛度理論公式總結 68
3.4.4 臍帶纜等效剛度分析——基于均勻化方法得出的等效剛度結果 69
參考文獻 69
第4章 海洋臍帶纜結構試驗測試分析 71
4.1 基本力學行為試驗測試裝置 71
4.2 拉扭行為試驗測試分析 73
4.2.1 拉伸試驗測試 75
4.2.2 扭轉(zhuǎn)試驗測試 77
4.2.3 拉扭耦合試驗測試 80
4.3 彎*行為試驗測試分析 81
4.4 疲勞損傷試驗測試分析 86
4.4.1 試驗原理 86
4.4.2 試驗裝置 87
4.4.3 試驗方法、內(nèi)容 88
4.4.4 試驗工況確定與試驗結果 90
參考文獻 91
第5章 臍帶纜結構整體水動力分析與線型設計 92
5.1 海洋臍帶纜整體線型特征 92
5.2 細長結構水動力分析方法簡介 93
5.2.1 海洋臍帶纜整體極值預報分析方法 96
5.2.2 海洋臍帶纜整體疲勞分析方法 98
5.3 海洋臍帶纜整體線型設計與評估 101
5.3.1 線型與附件的基本設計 101
5.3.2 整體分析與評價 107
參考文獻 112
第6章 海洋臍帶纜安裝鋪設行為分析 114
6.1 典型安裝鋪設流程概述 114
6.1.1 鋪設方法 114
6.1.2 鋪設流程 120
6.1.3 鋪設安裝作業(yè)關鍵設備 122
6.2 臍帶纜安裝數(shù)值模擬分析計算 124
6.2.1 安裝過程失效模式 124
6.2.2 安裝過程結構分析 126
6.3 臍帶纜安裝數(shù)值試驗測試分析 135
6.3.1 試驗工況 136
6.3.2 試驗模型 139
6.3.3 測量方案 142
6.3.4 結果分析 143
參考文獻 146
第7章 臍帶纜截面布局優(yōu)化設計 147
7.1 臍帶纜截面布局設計概述 147
7.2 臍帶纜截面布局優(yōu)化數(shù)學模型 148
7.2.1 幾何性能 149
7.2.2 力學性能 151
7.2.3 熱分散性 152
7.2.4 約束條件 153
7.3 基于拉格朗日乘子算法的截面布局優(yōu)化設計 154
7.3.1 引言 154
7.3.2 優(yōu)化目標 155
7.3.3 拉格朗日乘子算法 158
7.3.4 實例分析 160
7.3.5 結語 164
7.4 基于擬物算法的截面布局優(yōu)化設計 164
7.4.1 引言 164
7.4.2 擬物算法 165
7.4.3 臍帶纜等徑構件截面布局優(yōu)化設計 170
7.4.4 臍帶纜截面布局數(shù)值模擬驗證 171
7.4.5 臍帶纜不等徑構件截面布局優(yōu)化設計案例 180
7.4.6 結語 185
7.5 基于粒子群算法的截面布局優(yōu)化設計 186
7.5.1 引言 186
7.5.2 截面布局優(yōu)化設計因素 187
7.5.3 粒子群算法 198
7.5.4 臍帶纜截面布局優(yōu)化設計實例 201
7.5.5 結語 203
參考文獻 204
第8章 臍帶纜整體線型優(yōu)化設計 206
8.1 淺水線型優(yōu)化設計 206
8.1.1 優(yōu)化思路 206
8.1.2 基于代理模型的線型優(yōu)化設計方法 206
8.1.3 代理模型及其構造方法 207
8.1.4 適用的優(yōu)化算法 209
8.2 截面–整體雙尺度協(xié)同優(yōu)化設計 210
8.2.1 試驗設計 211
8.2.2 近似模型構建 212
8.2.3 優(yōu)化算法 213
8.3 基于臍帶纜疲勞壽命的整體線型優(yōu)化設計 214
8.3.1 疲勞壽命分析 214
8.3.2 疲勞壽命計算 215
8.3.3 基于疲勞壽命的整體線型優(yōu)化設計 216
參考文獻 217