海洋平台冰振控制试验研究
冰区在役导管架平台的冰振疲劳研究的开题报告
冰区在役导管架平台的冰振疲劳研究的开题报告题目：冰区在役导管架平台的冰振疲劳研究摘要：随着油气勘探的深入，海上开采作业在一个更加恶劣的环境中进行。
在此过程中，海上建设物的结构和设备受到极端海况的冲击和磨损，尤其是在低温和冰冻环境中。
其中，冰区在役导管架平台的安全问题成为了研究的热点之一。
研究旨在通过分析冰区在役导管架平台的结构特点以及其所处环境的特点，采用现代极限理论（FOSM）和低温材料力学原理，评估其结构的安全性，并深入研究冰振疲劳问题，提取相关参数，制定出符合国际标准的安全保障措施。
关键词：冰区，在役导管架平台，冰振疲劳，FOSM，低温材料力学一、研究背景冰区在役导管架平台建设起源于北极地区的石油勘探和冰区输油。
它不仅能够满足海上开采作业的需要，还能够大大提高海上油气勘探开发的效率和安全性。
但是，在极端海况下的运行过程中，冰振疲劳问题成为了导致海上建设物结构破坏和安全事故发生的重要因素之一。
因此，对冰区在役导管架平台进行冰振疲劳研究十分必要。
二、研究内容本研究首先分析冰区在役导管架平台的结构特点以及所处的环境特点，从而得出设计参数，包括钢材的强度、尺寸等。
接着，利用现代极限理论（FOSM）和低温材料力学原理，对冰区在役导管架平台的结构进行评估，从而得到结构的安全系数。
此外，还将从冰振疲劳问题入手，通过疲劳试验、数值模拟等手段，获得冰区在役导管架平台的相关参数，如振动频率、共振频率等，从而为制定冰振疲劳保障措施提供科学依据。
三、研究意义本研究对探究冰区在役导管架平台的结构是否安全、对制定冰振疲劳保障措施具有重要意义。
在海上工程领域，存在大量的低温疲劳材料，其性能和行为却很少得到研究，使得海上工程在极端海况下运行的安全性和可靠性无法得到保障。
因此，本研究的成果对促进海上工程的科技创新和提高海上工程的安全水平将具有积极的推动作用。
四、研究方法本研究将采用如下的研究方法：1. 基础理论研究：采用现代极限理论（FOSM）和低温材料力学原理，评估冰区在役导管架平台的结构安全性；2. 实验研究：建立冰振疲劳试验平台，获得冰区在役导管架平台的疲劳参数；3. 数值模拟研究：建立基于有限元方法的冰区在役导管架平台模型，通过数值模拟获得冰区在役导管架平台的振动和应力情况。
海洋平台结构振动控制研究综述
实验系统的验证与优化
验证方法
通过与未采用振动控制算法的对照组进行对 比，评估采用振动控制算法的实验组在振动 抑制方面的性能。
优化内容
根据实验结果和数据分析，对控制系统和执行器进 行优化，提高系统的响应速度和抑制效果。
实验过程
在实验过程中，对实验系统的运行情况进行 实时监测和调整，确保实验结果的准确性和 可靠性。
通过对现有文献的梳理和评价，发现海洋平台结构振动控制研究在理论、实验和应用方面 均取得了一定的成果，但仍存在一些不足之处，如缺乏更为深入的理论分析、实验验证和 应用实践等。
针对现有研究的不足，提出了今后研究应加强实验验证、跨学科交叉研究、新型材料和技 术的引入以及与工程实践相结合等方面的工作，以推动海洋平台结构振动控制研究的进一 步发展。
研究方法包括理论分析、数值模拟、实验研究和工程应用等 。
02
海洋平台结构振动概述
海洋平台结构的振动特性
简述海洋平台结构 的动力学模型，包 括固有频率、阻尼 比等参数。
指出海洋平台结构 振动特性的研究方 法，如有限元分析 、实验测试等。
分析不同类型海洋 平台结构的振动特 性，如固定式、浮 动式和半潜式等。
。
提出相应的应对措施和减振技术 。
03
海洋平台结构振动控制技 术研究
主动振动控制技术
01
主动振动控制技术概述
主动振动控制技术是一种通过施加控制力来抑制结构振动的技术。它
包括传感器、控制器和执行器三个主要组成部分。
02 03
主动振动控制技术的实现方法
主动振动控制技术可以通过改变结构刚度、阻尼或质量分布等方式来 实现对结构振动的控制。其中，主动隔振和主动约束层阻尼是两种常 用的实现方法。
海洋石油平台冰激振动可靠性分析
Ｐ（ ｆ ｆ ） Ｉ —０ Ｉ＞
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不 同结 构对 可 靠 性 的要 求 不 同 ， 的 取 值 也 不 同， 可靠 性 要 求越 高 的结 构 ， 的取 值 越 大 。对 于海 洋 石油 平 台 ， 参考 文 献【 建 议取 ０ ２ ０ ４ ３ Ｊ ．５ ． 。
自振 频率 进 行 振 动 ｊ此 时 出 现 共 振 。 冰 激 振 动 可 ， 靠 性分 析 的 目的首 先 是 防 止 平 台产 生 共 振 ， 次 是 其
要 防止 平 台 产 生 过 大 的 振 动 位 移 和 疲 劳 应 力 。 因
此 ， 台的振 动 可靠 性 分 析 自然 就 包括 两 部分 ， 平 即避 开 共 振 的可 靠 性分 析 和 限制 振动 响 应 幅值 的可靠 性
ｓｇ ａ Ｈ ａｉ ｓ ｆ ｏｅ ｌｆ ， 一 ｃｅ ｂ ｔ ，ｅｏｄＲ ｈ ａ ， ｙａ ａａ ｓ ｕ ｅ ｅｄ ｇ Ｏ ｆ ｒ ｐ ｔ ｒ ｅ ｉｄ ｒ ｉ Ｉ ａ， ｅ ｂ Ｖ 【 ｎｍ ｎｌｉ ｎ ｈ ｓ ａ ｏ ｍ ｘ ｔ ｖａ ｏ ｃ ｌ ｉ ｎ ） ｙｓ
冰 激振 动 是影 响 渤海 石 油生 产 和 安全 的重 要 因 素之 一 ， 台结 构 的 振 动 不 但 影 响结 构 和设 备 的 正 平 常工 作和 耐 久性 ， 同时 也 影 响平 台工 作人 员 的 安 全 和舒 适 感 。 目前 围绕 冰 与结 构相 互 作 用 的物理 一力 学机 制 ， 已提 出 多 种 模 型 来 解 释 冰 激 振 动 的 机 理 。
还 应避 开 一 段 距 离 ， ： 即
＝
象 ， 以冰激 振 动 可 靠 性 是 一个 十 分 复 杂 而 又 具 有 所 重要 意 义 的课 题 。基 于 以上 考 虑 ， 文从 振 动 可 靠 本
海洋石油平台振动特性分析与改进措施研究
海洋石油平台振动特性分析与改进措施研究引言：海洋石油平台作为海上石油勘探与生产的重要设施，面临着海洋环境的复杂性和恶劣的工作条件。
在海洋环境中，海洋平台会受到风浪、潮汐、海流等外部作用力的影响，从而产生振动。
这种振动不仅会对平台本身的结构和安全性造成影响，还会对工作人员的健康和舒适度产生负面影响。
因此，研究海洋石油平台的振动特性及改进措施是至关重要的。
1. 振动特性分析方法：为了准确地研究海洋石油平台的振动特性，需要采用科学严密的分析方法。
其中，有限元法是一种广泛使用的数值分析方法，被广泛用于结构振动特性分析。
通过将海洋平台划分为许多小的有限元（节点），然后利用连续介质的理论和数值计算方法，可以预测和分析平台在各种外界激励下的振动响应。
此外，还可以利用模态分析法，通过计算平台在不同模态下的固有频率和振型，以了解平台的振动特性。
这些分析方法可以为改进措施研究提供可靠的基础数据。
2. 振动源识别与评估：在研究海洋石油平台的振动特性时，首先需要准确识别和评估振动源的影响。
振动源可以是内部力激励，如管道流体的运动或机械设备的震动，也可以是外部环境因素，如风浪、潮汐和海流等。
通过振动源的识别和评估，可以确定其频率、振幅和方向等关键参数，为改进措施的制定提供依据。
3. 振动减缓与控制技术：为了减少海洋石油平台的振动，可以采取一系列的改进措施。
其中一种有效的方法是安装减振器。
减振器通过在平台结构中引入特定的材料和结构来改变平台的振动特性，从而减少振动的产生和传播。
常见的减振器包括阻尼器、质量块和弹性支撑等。
另外，通过改变平台的几何形状和刚度分布，可以改善平台的振动特性。
此外，合理的结构设计和材料选用也可以有效降低振动的影响。
4. 振动对工作人员影响的分析与改进：海洋石油平台上的工作人员需要长期在特殊的环境下工作，振动对其健康和舒适度会产生重大影响。
因此，对振动对工作人员的影响进行分析和改进也是研究的重点。
通过测量和分析工作人员在不同振动条件下的生理和心理反应，可以了解振动对其工作效率的影响，并制定相应的改进措施，如人员休息规定和工作环境改善等，以提高工作人员的工作条件和生活质量。
海洋平台冰激振动响应的数值分析方法研究
%3鼻租樂设平台设计7研究doi:10.3969/j.issn,1001-2206.2020.S.001海洋平台冰激振动响应的数值分析方法研究徐辉，柴俊凯中国船级社海洋工程技术中2,天津300457摘要：结合中国船级社发布的《固定式海洋钢制结构冰激振动与冰激疲劳分析指南》，M渤海某平台为例，分析了不同海冰速度、海冰厚度对平台振动响应和疲劳损伤的影响，并给出了冰激疲劳的计算方法。
分析发 现：第一，在慢冰速下(0.1m/s以下)，海冰-结构会发生稳态振动，且宙于该速度范围为目削渤海海域较高冰速，在该冰速下结构的损伤为第二，冰厚的(17.5cm),冰速(0.4m/s M上)对结构损伤的也会居」，但宙于其所占的比例，对结构累计损伤的并不第三，根据平台的振，在一冰厚(12.5cm),在该范围内，海冰-结构的冰速影响。
关键词：海冰速度；海冰厚度；平台振动响应；结构疲劳损伤；平台振Numerical analysis of ice induced vibration response of offshore platformsXU Hui,CHAI JunkaiCCS Offshore Technology Center,Tianjin300457,ChinaAbstract:Combined with the"Guide for analysis of ice induced vibration and ice induced fatigue of fixed offshore steel structures" issued by China Classification Society,and taking an actual platform in Bohai Sea as an example,this paper analyzes the influence of ice speed and ice thickness on the vibration response and fatigue of the platform.The results show that:First,the steady-state vibration of ice-structure occurs at slow ice velocity(below0.1m/s),and the damage is significant due to high probability of such ice velocity in Bohai Sea;Second,with the increase of ice thickness(to17.5cm),the effect of high ice velocity(above0.4m/s)on structural damage is aggravated,but due to its low proportion of probability,the effect on structural cumulative damage is not obvious;Third,according to the natural vibration frequency of the platform,there is a critical ice thickness(12.5cm),and within this ice thickness range,the icestructure response is mainly affected by ice velocity.Keywords:sea ice velocity;sea ice thickness;vibration response of platform;structural fatigue damage;natural vibration frequency of platform海洋平台长期处于恶劣的海洋环境中，在支撑重量巨大的上部组块的同时还需要抵御风、浪、流等环境荷载的作用，此外，位于高纬度海域的海洋平台还会受到海冰的作用。
海洋平台相似模型振动控制实验研究的开题报告
海洋平台相似模型振动控制实验研究的开题报告一、研究背景及意义在海洋工程中，海洋平台是一种重要的基础设施，广泛应用于海洋油气开发、海上风电等领域，但由于海洋环境的特殊性质，海洋平台容易受到海浪和风的影响而造成振动问题，这些振动问题不仅影响海洋平台的安全性和稳定性，也影响到海洋工程的经济效益和运行效率。
因此，对海洋平台的振动控制研究具有重要的理论和实际意义。
海洋平台振动控制研究已有一定的进展，其中相似模型振动控制实验是一种较为常用的研究方法。
相似模型实验是指把真实海洋平台的某些特性通过合理的比例缩小，制造出具有相似运动特性的模型，以进行海洋平台振动控制的试验研究。
由于相似模型具有操作简单、试验周期短、费用低廉等优点，因此在海洋平台振动控制研究中具有广泛的应用前景。
二、研究问题与目标本研究的主要问题是海洋平台的振动控制问题，在此基础上，针对相似模型振动控制实验这一研究方法，我们将研究以下问题：1. 根据海洋平台的特性，设计相应的相似模型，包括缩放比、惯性特性等参数。
2. 建立相应的振动控制系统，包括控制器设计、传感器选型、控制算法等方面。
3. 进行振动控制实验，测试不同控制方案对海洋平台振动的控制效果，包括减振率、振幅衰减、响应时间等参数。
本研究的目标是从相似模型实验的角度研究海洋平台振动控制问题，对海洋工程领域的相关研究提供理论参考和实际支持，为重建建安全、稳定的海洋平台提供技术支持。
三、研究内容和方法本研究的主要内容包括：1. 海洋平台振动控制问题的背景、研究现状和进展。
2. 相似模型实验的理论基础，包括缩放法、相似原理、模型惯性参数计算等方面。
3. 相似模型实验系统的设计，包括模型的制作、传感器的选型、控制器的设计等方面。
4. 相似模型实验的控制方法研究，包括PID控制、自适应控制、模糊控制等方面。
5. 相似模型实验的结果分析与评价，包括减振效果、响应特性、系统鲁棒性等方面。
本研究采用理论分析和实验研究相结合的方法，首先通过文献调研和理论推导，建立相似模型的设计理论，然后进行相似模型实验，测试不同控制方案对海洋平台振动的控制效果，最后对实验结果进行分析和评价。
海洋平台结构振动控制研究综述
析 、数值模拟 以及模型实验进行研究 。
同设置方式对平 台动力特性 的影响 。结果表 明， 设置组
主 动控 制装置主要有 主动质量阻尼器（ Ｍ ） Ａ Ｄ 、混合 合跨粘弹性耗 能斜撑 的Ｊ ２—２ Ｑ平台结构可 以达 到 Ｚ ０ ＭＵ 质量阻尼器（ Ｍ ） Ｈ Ｄ 等。 如下 的冰振控 制效果 ： 压冰力作 用下， 台结构 的位 挤 平
ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｆｓ ｒ ｌ ｔｏ ｌ１ ｎ ｏｃ ｓ ｓｏ ｈｅ ｐ ｓ ｉ ｅ ｃ ｎｔｏ ， ｃｉ ｅ ｃ ｎｔｏ ｎｄ ｓ ｍｉａ ｔｖ ｏｎ ｒ ｌｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ｏ ｔｏ ｆ０ｆ ｈｏ ｅ ｐ ａ ｆ ｒ Ｓ ａ ｄ ｆ ｕ ｅ ｎ ｔ ａ ｓｖ ｏ ｒ ｌ ａ ｔｖ ｏ ｒ ｌａ ｅ ． ｃｉ ｅ ｃ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏｇ ． Ｔ
收 稿 日期 ：２ １ ０２
Ｄ ｓｇ ｅ ｉｎ＆ Ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ设 计达到减 振 目的 。被 ３ 海 洋平 台结构 振 动控 制研 究状 况
动控 制构 造简单 ，造价低 廉 ，易 于维护 并且无需 外部
海洋 平 台安 置 于无遮蔽 的海 洋环境 里 ，长期遭 受 能源输 入等优点 而受到 了广泛 的研究 与应用 ，其技术 风 、波 浪 、水 流等 的影 响 ，在 恶劣条件 下 ，还 会遭 到 已非 常 成 熟 。被 动 控 制 主要 分 为 基 础 隔振 、耗 能减 地震 以及 坚冰 的作用 ，这些外 部荷载 引起 了海 洋平 台
． 具有 不确 定性 。平 台结构 受 到较 大外 部激励 ，可 能会 ２１ 被 动控 制 被 动控制 无需 外加 能源 ，其 控制力 是控 制装 置随 产 生过大 的振 动响 应 ，影 响人 员安全 ，降低 平 台使用
性 能 ，甚 至导 致结 构疲劳 破坏 。 因此 ，利用 合适 的减
海洋平台结构振动控制
2023-12-02CATALOGUE目录•海洋平台结构概述•振动控制理论•海洋平台结构振动分析•海洋平台结构振动控制设计•海洋平台结构振动控制实验及结果分析•结论与展望海洋平台结构概述01包括重力式、桩基式、张力腿式等，主要通过基础固定在海底。
固定式海洋平台浮式海洋平台新型海洋平台包括半潜式、张力腿式、Spar式等，主要通过浮力支持并固定在海面上。
包括自升式、锚链式等，结合了固定式和浮式平台的特点。
030201用于制造平台的主体结构，如钢柱、钢梁等。
钢材用于制造平台的底座和基础，具有较好的抗风浪性能。
混凝土如玻璃纤维、碳纤维等，用于制造平台的上层结构和辅助结构，具有轻质高强的特点。
复合材料海洋平台结构复杂，尺度较大，需要考虑风浪、地震等自然因素的影响。
大尺度海洋平台需要承受较大的外力，如风、浪、流等，同时还需要承受海底地质条件的影响。
高要求海洋平台结构设计涉及结构力学、材料科学、地质工程、海洋工程等多个学科领域。
多学科性振动控制理论02振动的分类按频率分为低频振动和高频振动。
振动的定义物体围绕平衡位置进行的往返运动。
振动的危害结构疲劳、设备损坏、人员不适等。
振动原理通过优化结构设计，降低结构的固有频率，避免与外力频率匹配。
减震设计通过增加隔震支座或隔震沟等，切断地震波的传播路径。
隔震设计通过增加阻尼材料或阻尼器等，吸收和消耗地震能量。
消震设计振动控制策略通过传感器监测地震动，计算机系统实时调整支撑刚度或阻尼，抑制地震反应。
主动隔震通过传感器监测结构振动，计算机系统实时调整结构阻尼，抑制结构振动。
主动阻尼振动主动控制技术振动被动控制技术被动隔震通过增加隔震沟、隔震支座等，切断地震波的传播路径。
被动阻尼通过增加阻尼材料、阻尼器等，吸收和消耗地震能量。
海洋平台结构振动分析03确定平台结构的固有振动特性，包括固有频率和模态形状。
分析不同振型下平台结构的响应，为振动控制提供参考。
考虑平台结构在不同海域、不同环境条件下的固有振动特性变化。
海洋平台结构振动控制研究综述
面临的挑战包括
海洋环境条件的复杂性和不确定性，给 振动控制带来困难。
02
海洋平台结构振动的基础 理论
海洋平台结构振动的动力学模型
01
0203线性动力学 Nhomakorabea型基于线性假设，描述平台 结构在振动中的动态特性 ，包括质量、刚度和阻尼 等参数。
非线性动力学模型
海洋平台结构振动控制研究 综述
2023-11-03
目录
• 海洋平台结构振动概述 • 海洋平台结构振动的基础理论 • 海洋平台结构振动控制方法 • 海洋平台结构振动控制的实验研究 • 未来研究方向和展望
01
海洋平台结构振动概述
海洋平台结构振动的背景和重要性
海洋平台是海上油气开发的关键设施，其安全性、稳定性和可靠性对于海上油气 开采具有重要意义。
被动隔振控制
通过在平台和基础之间设置被动隔振器，以隔离外部振动对平 台的影响。
被动支撑控制
通过改变平台的支撑特性，以抑制外部激励引起的振动。
混合控制方法
混合振动控制
结合主动和被动控制方法，以提高平台的振动抑 制能力。
混合隔振控制
结合主动和被动隔振技术，以实现更高效的振动 隔离。
混合支撑控制
结合主动和被动支撑技术，以实现更优异的支撑 性能和振动抑制。
海洋环境复杂多变，平台结构容易受到风、浪、流等自然力的影响，导致结构振 动问题。
结构振动不仅会影响平台的性能和寿命，还可能引发结构疲劳、损伤和破坏，对 平台的安全性构成威胁。
海洋平台结构振动的研究现状
国内外学者针对海洋平台结构振动 问题开展了广泛的研究。
研究方法涉及理论分析、数值模拟 、实验测试等。
海洋平台结构振动控制方法研究的开题报告
海洋平台结构振动控制方法研究的开题报告一、研究背景和意义：海洋平台是指在海洋上建设的一种工作或生活平台。
在海洋上建设平台具有许多优点，例如可以有效地利用海洋资源，提供船舶停泊和修理、石油钻探和生产、科学研究以及军事等方面的服务。
但是海洋平台也存在一些问题，其中一个主要问题就是海洋环境恶劣，极易引起平台结构的振动，严重影响平台的使用寿命和安全性。
因此，对于海洋平台结构振动的研究具有重要意义。
目前，已经有许多学者针对海洋平台结构振动进行了研究，成功地开展了海洋平台结构振动控制的实验和模拟研究。
但是，现有的研究还存在许多问题，例如在实际应用中，海洋平台结构的振动控制效果不稳定，控制策略选择不当等，这些问题直接影响到海洋平台的使用效果和安全性。
二、研究内容和目的：本研究旨在探讨一种高效稳定的海洋平台结构振动控制方法，以提高海洋平台结构的使用寿命和安全性。
本研究将重点研究以下几个内容：1.海洋平台结构振动机理分析：本研究将分析海洋环境对海洋平台结构振动的影响，分析振动产生和传播机理，并确定振动响应的主要方向和频率。
2.控制策略选择和仿真：本研究将根据海洋平台结构振动特征和控制要求，选择适合的控制策略，并建立相应的控制模型，进行仿真研究。
3.实验研究和数据分析：本研究将设计合适的实验对海洋平台结构振动控制进行验证，对实验结果进行数据分析，并对控制效果进行评估。
三、研究方法和步骤：1.文献综述：本研究将通过收集相关文献，研究已有的海洋平台结构振动控制方法和研究成果，了解当前研究热点和难点。
2.海洋平台结构振动机理分析：本研究将采用理论分析和数值模拟相结合的方式，分析海洋平台结构振动的机理和特点，确定振动响应的主要方向和频率。
3.控制策略选择和仿真：本研究将根据海洋平台结构振动特征和控制要求，选取适合的控制策略，并建立相关的控制模型，进行仿真研究。
4.实验研究和数据分析：本研究将设计合适的实验对海洋平台结构振动进行验证，对实验结果进行数据分析，并对控制效果进行评估。
导管架海洋平台结构冰致强迫振动分析
１
ＣＩｔ
０ ｔδ ＴＩ ｔ
，
图 2 冰弯曲破坏时的强迫动冰力函数
1. 2 1. 2. 1
冰挤压破坏时的强迫动冰力函数
［5 ］
g（ φ） = 1. 0 － 0. 435 φ2 ，－ 1. 52 ≤ φ ≤ 1. 52 . （8） 其中空间坐标 φ 是圆柱桩腿任意点与正面迎冰点 如图 3 所示. 的夹角， 绕圆柱桩腿冰压力的合力为 F （ t） = = 2 rhH t F0 （ t） . 式中： r 为桩腿半径；H t = （9）
Abstract： In order to verify the rationality of ice load vibration theory and promote its application to practical engineering ，a unified dynamic ice load model is introduced firstly. Taking advantage of Fourier series expansion of the function of dynamic ice load，solutions for calculating the responses of multi － degree offshore platform structure under bending and buckling ice load are obtained. The random response of structure under crushing ice loading is obtained by random vibration analysis. Then the dynamic ice load model and structural response analysis methods are applied to the analysis of a simplified model of an offshore platform structure. The analytical results are in good agreement with measured results，which proves that the unified dynamic ice load model and structural response analysis methods can be used to simulate the characteristic of dynamic ice load. Key words： dynamic ice load model； structural vibration analysis； random vibration； offshore platform structure 海冰对结构的作用是海洋平台结构设计和安 ［1 ， 2］ ， 全运营的重要影响因素 合理计算冰荷载十 分重要， 特别是冰的动力作用. 到目前发展了动冰 Matlock 模型和 力强迫振动模型、 自激振动模型、 冰力振子模型、 静冰力和动冰力统一模型
海洋工程中平台结构振动控制关键技术研究
海洋工程中平台结构振动控制关键技术研究结构振动控制（简称结构控制）是指通过采取一定的控制措施来减轻或抑制工程结构由于动力载荷所引起的反应，以满足结构安全性、实用性和舒适性的要求。
振动将会影响平台工作人员的身心健康，导致结构疲劳和破坏，降低平台的实用性和生存性，给生产生活带来极大威胁。
海洋平台结构控制是一个崭新的研究领域，需要各个学科的共同发展。
标签：海洋平台；海洋资源开发；结构振动控制；应用研究大型柔性海洋平台一般表现为以下特征：①固有频率低，且低频模态密集；②本质上的分布参数系统，具有强祸合性和非线性；③结构复杂，参数易变，自身结构以及所受外载荷具有不确定性。
如果利用传统的减振方法，仅仅靠加强平台结构来耗散振动能量，被动地抵御风浪流等动载荷的作用，不仅会大大地增加平台造价，而且由于结构复杂性和外载荷的不确定性，也将难以达到预期的效果。
1 结构振动控制发展现状结构振动控制（简称结构控制）是指通过采取一定的控制措施来减轻或抑制工程结构由于动力载荷所引起的反应，以满足结构安全性、实用性和舒适性的要求。
自从1972年美籍华裔学者Yao JTP首次提出结构振动控制的概念以来，目前已经成为结构工程学科中的一个十分活跃的领域，并且取得了丰硕的成果。
结构控制在土木、机械、宇航等领域已经得到广泛的应用，在海洋工程领域的研究和应用仍然处于起步阶段，涉及到海洋平台的振动控制的研究成果为数不多，但是海洋平台振动控制却是未来研究和应用的主要方向。
1.1 被动控制被动控制是指控制装置不需要外部能源输入的控制方式，一般是指在结构的某个部位附加一个子系统，或者对结构自身的某些构件作构造上的处理以改变结构体系的动力特性。
被动控制因其结构简单、造价低廉、易于维护且无须外部能源输入等优点而受到广泛的关注，许多被动控制技术已经日趋成熟，并已在工程实际中得到应用。
被动控制的设计思想就是采用隔离（基础隔振）、转移（吸振减震）、消耗（耗能减振）能量等方法来达到减小结构振动的目的。
海洋平台冰激振动控制装置——TLD的研究的开题报告
海洋平台冰激振动控制装置——TLD的研究的开题报告一、选题背景海洋平台是指在海洋上安装的大型设施，如石油平台、风力发电平台、海上养殖平台等。
由于受到海洋环境的影响，平台容易受到风、波、洋流等因素的作用，从而产生振动问题，可能会对平台的性能和安全造成影响。
因此，对海洋平台的振动控制技术的研究具有重要的工程意义。
目前，海洋平台的振动控制技术主要包括主动控制、被动控制和半主动控制等。
其中，TLD（Tuned Liquid Damper）作为一种被动控制技术，在海洋工程领域得到了广泛应用。
TLD是一种利用液体质量和空气阻力对振动进行控制的装置，具有结构简单、维护成本低等优点，广泛应用在海洋平台的振动控制中。
然而，目前的研究主要针对TLD的理论分析和仿真模拟，缺少实际海洋平台的应用研究和实验验证。
因此，本研究将从实践应用的角度出发，基于实际海洋平台的数据和现场实验，对TLD在海洋平台上的振动控制效果进行研究。
二、研究目的本研究旨在探究TLD在海洋平台振动控制中的应用效果，以实际海洋平台为研究对象，通过现场实验和数据分析等方法，研究TLD在控制平台振动方面的可行性和适用性，为海洋工程领域的振动控制技术提供理论基础和实际应用参考。
三、研究方法本研究将采用实验、数值计算和分析等方法，具体如下：1. 理论分析和仿真模拟：基于TLD振动控制理论，建立数学模型，采用Matlab等工具进行仿真计算，分析不同参数对控制效果的影响。
2. 现场实验：选择实际海洋平台进行现场实验，安装TLD装置并进行振动控制，利用振动传感器等检测仪器进行振动数据采集和分析，评估TLD在实际应用中的效果，并与理论预测进行比较和验证。
3. 数据分析和比较：利用实验数据和理论模拟数据进行对比和分析，探究TLD在海洋平台振动控制中的适用范围、控制效果等问题，并与其他被动控制技术进行比较。
四、论文结构本文共分为六个部分：第一部分为绪论，介绍研究背景、目的和研究方法；第二部分为TLD在海洋工程中的应用研究综述，对TLD的研究现状和应用情况进行综合分析和总结；第三部分为TLD在海洋平台上的振动控制理论分析与仿真模拟，包括建立数学模型、分析不同参数对控制效果的影响等内容；第四部分为TLD在海洋平台上的现场实验和数据分析，通过实验和数据分析探究TLD在实际应用中的效果和适用性；第五部分为结果和分析，对实验数据和理论模拟数据进行对比和分析，探讨TLD的优缺点和应用前景；第六部分为结论与展望，总结研究成果并对未来的研究方向进行展望。
海洋平台摇摆柱结构体系冰激振动试验
第39卷第1期2019年2月振动、测试与诊断Journal of Vibration,Measurement &DiagnosisV o l. 39 N o. 1Feb. 2019d o i：10. 16450/j. c n k i. issn. 1004-6801. 2019. 01. 009海洋平台-摇摆柱结构体系冰激振动试验！刘菲菲1!，张纪刚1!，苏锐3，韩永力1!%.青岛理工大学土木工程学院青岛，266033)%.山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心青岛"66033)%.中垠地产有限公司济南，250101)摘要海洋平台-摇摆柱结构体系是一种新型结构体系，能够有效地控制海洋平台在冰荷载作用下的动力反应，同 时可以和多种消能减振装置相结合，进一步提高结构耗能能力。
通过采用A N S Y S对模型方案进行优化，研究冰荷载作用下，连接杆数量、位置和摇摆柱直径对海洋平台抗振性能的影响，分析发现连接杆数量越多、摇摆柱直径越大,减振效果越好。
考虑到摇摆柱与海洋的接触面积以及结构的经济性，方案3(摇摆柱直径为360 m m、连接杆4 根）可以达到较好的控制效果。
模型以J Z20-2北高点海洋平台为基础，按照方案3制作 1 h10的缩尺模型。
通过原海洋平台和海洋平台-摇摆柱结构进行对比分析，发现海洋平台增设摇摆柱是一种有效减振措施。
关键词海洋平台；冰激振动；连接杆；减振效果；海洋平台-摇摆柱中图分类号T U391T H113引言海洋平台所处环境恶劣，经常会受到风、浪、流、冰甚至是地震作用，其中冰荷载是海洋平台的控制 荷载。
欧进萍等[1]对JZ20-2M U Q海洋平台进行冰 激振动性能研究发现，在重冰年海洋平台的冰振位 移较大，严重威胁到平台的安全。
为解决这个问题，在20世纪90年代初，在辽东湾JZ20-2MUQ J Z20- 2M SW等多座平台上安装了固定式破冰锥体。
海洋平台结构振动的AMD主动控制试验研究
欧进萍等： 海洋平台结构振动的 AMD 主动控制试验研究
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引言
我国的海域辽阔， 油气资源蕴藏丰富， 南海、 东
此， 减轻该平台的振动是近几年来中海石油渤海公
［ 8］ 司一直寻求解决的重要问题之一 。我国天津大
控制渤海 学王翎羽等对应用调谐液体阻尼器 （TLD ） JZ20- 2 MUO 平台结构的冰振反应进行了理论分析 ［ 2］ 和实验研究， 结果不甚理想 。 1995 年原哈尔滨建 筑大学受中海石油渤海公司委托， 合作研究了JZ20并就 2 MUO 平台结构冰振控制措施和实施方案 1 ， 几种被动控制方案进行了数值模拟， 其中涉及的主 要内容有： 有无正倒锥体的冰振反应对比； 设置粘弹 性耗能斜撑和粘滞性耗能斜撑对冰振反应、 地震反 应、 风振反应的控制； 设置甲板隔震装置和居住屋隔 震装置对冰振反应、 地震反应、 风振反应的控制。 本文将结合 JZ20- 2 MUO 平台的 1 ： 10 比例模 型， 通过振动台试验， 研究利用 AMD 主动控制平台 地震反应的可行性和有效性。
地震波
峰值 （ gal ）
国家自然科学基金 （ 资助项目。 59895410 ） 男， 博士， 教授； 研究方向： 结构振动与控制， 结构损伤与健康监测， 结构可靠度理论与应用； 联系人。 1959 年生， （收稿日期： 2002- 03- 04 ）
— 851 本文的试验模型系统的输入输出关系可以用图 用传递函数表示的数学表达式如下： 4 表示，
海洋平台结构振动控制研究综述
海洋平台结构振动控制研究综述随着海洋资源的开发和利用越来越普遍，海洋平台的建设也相应变得越来越重要。
然而，海洋环境的复杂性和不确定性给海洋平台的结构设计和运行带来了很大的挑战。
其中一个重要的问题是海洋平台结构的振动控制。
本文将综述海洋平台结构振动控制的研究现状和趋势。
海洋平台结构振动的种类对于海洋平台结构的振动控制，首先需要了解振动的种类。
海洋平台结构的振动主要有以下三种：1. 自由振动：指平台受到某种外部激励后停止施加外部激励，平台仍然保持一定幅度的振动。
这种振动主要与海浪的自然响应有关。
2. 强迫振动：指平台受到外部激励施加后继续继续振动。
这种振动与风、海流、潮流等外部环境有关。
3. 自振振动：指平台的自身特性与外部激励达到共振状态产生的振动。
这种振动也主要与海浪的共振作用有关。
海洋平台结构振动控制方法针对上述三种振动类型，目前主要有以下几种振动控制方法：1. 被动控制：通过采用能够吸收或减弱平台振动的材料，如海绵、减震器、液体阻尼器等来控制平台振动。
2. 主动控制：通过电动机、液压机等主动元件对平台振动进行控制。
这种方法控制效果好，但成本较高。
3. 半主动控制：结合了被动控制和主动控制的优点。
主要通过改变平台结构的刚度和阻尼来控制平台振动。
4. 智能控制：主要通过采用传感器、控制器等智能控制系统实时反馈并控制平台振动。
海洋平台结构振动控制研究进展目前，海洋平台结构振动控制研究已经取得了一定的进展。
以智能控制为例，近年来研究人员提出了基于人工智能、模糊控制、神经网络等技术的智能控制方法，取得了一定的控制效果。
此外，还有一些研究集成了多种振动控制方法，如采用半主动和被动控制相结合的方法进行控制。
这种方法通过减少主动控制的使用次数，降低了成本，并且控制效果也很好。
另外，还有一些研究深化了对海洋环境的认识，运用数值模拟和试验室实验探究了海洋平台结构振动的规律。
这种研究不仅可以为振动控制提供更准确的参考，也能为海洋平台的设计提供更合理的方案。
海洋平台的振动试验方案及其模型设计
海洋平台的振动试验方案及其模型设计
李春明
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2007(048)B11
【摘要】针对海洋平台的振动具有低频、高幅的特点，提出了振动主动控制的试验方案。
振动主动控制可改善台上人员的工作条件、提高生产效率、延长海洋平台及台载机械使用寿命，已成为提升海洋平台综合性能的潜在技术手段。
该试验装置包括振动试验模型、激振器、作动器、主机及DSP板、低通滤波器、信号放大器等。
根据对海洋平台的类型、特点及振动控制研究的分析，设计了用于海洋平台振动主动控制试验的两个模型，一个用于研究水平面两个方向的振动，另一个用于研究纵向振动。
海洋平台振动试验模型采用柔性较强的材料，支架模型采用刚性较强的槽钢。
对于第一个模型进行了必要的强度和刚度计算。
设计的模型可用于海洋平台的概念性振动主动控制试验，对海洋平台的振动主动控制提供理论指导。
【总页数】6页(P461-466)
【作者】李春明
【作者单位】中国石油大学机电工程学院,山东东营257061
【正文语种】中文
【中图分类】TB535
【相关文献】
1.西安地裂缝振动台模型试验方案设计 [J], 刘明明;董芳菲
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基于现场监测的海洋平台冰振控制效果评价
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第35卷 增刊(I)东南大学学报(自然科学版) V ol.35 Sup(I) 2005年7月JOURNAL OF SOUTHEAST UNIVERSITY (Natural Science Edition) July 2005海洋平台冰振控制试验研究张纪刚吴斌欧进萍(哈尔滨工业大学土木工程学院, 哈尔滨 150090)摘要: 为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性, 针对JZ20-2导管架式海洋平台结构, 提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案, 采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究. 试验结果表明：磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度, 保证了平台结构的安全度和舒适度, 并且能有效降低隔振层位移, 满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.关键词：海洋平台; 磁流变阻尼器; 半主动控制; 冰激振动; 试验中图分类号: TU352 文献标识码: A 文章编号: 1001-0505(2005)增刊(I)-0031-04Experimental research on ice-induced vibration controlof an offshore platformZhang Jigang Wu Bin Ou Jinping(School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China)Abstract: To verify the effectiveness of semi-active control with magnetorheological (MR) damper for offshore platform structures, a damping isolation layer composed of rubber bearings and MR dampers was designed for the 1:10 scaled model of JZ20-2MUQ platform structure. Ice-induced vibration control tests were performed with the structure. The test cases included the original structure, the structure with only rubber bearings and the structure with rubber bearings plus MR dampers. An in-situ measured compression ice force time-history was used as excitation through an actuator. Experimental results demonstrate that the semi-active control scheme can significantly reduce the displacement of the jacket, the acceleration of the deck and the displacement of the isolation layer. Therefore MR damping semi-active isolation scheme proves itself to be more effective for vibration control.Key words: offshore platform; MR damper; semi-active control; ice-induced vibration; test冰激振动是海洋平台结构的主要控制荷载, 欧进萍等[1,2]对JZ20-2MUQ海洋平台进行了冰激振动的数值分析, 数值分析结果表明, 在重冰年平台结构的冰振位移较大, 安全性会受到威胁. 磁流变阻尼器是一种可调阻尼的减振控制装置,因其可调倍数大、所需能量小等特点而倍受关注[3]. 因此, 欧进萍和杨飏[4,5]采用磁流变阻尼隔振结构, 数值分析表明阻尼隔振结构对减少冰振反应是十分有效的. 同时, 欧进萍和杨飏还进行了海洋平台磁流变阻尼隔振的振动台试验研究[4,5], 试验结果表明, 半主动磁流变阻尼控制是一种较好的控制方案. 但到目前为止, 对冰激振动只限于数值分析, 没有进行试验分析. 本文从试验方面来模拟磁流变阻尼器对冰激振动的控制效果.收稿日期：2005-05-17.基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（2001AA602025）.作者简介：张纪刚(1975－), 男, 博士生; 吴斌(联系人), 男, 博士, 教授, 博士生导师, bin.wu@.32 东南大学学报(自然科学版) 第35卷1 试验方案试验模型见图1. 冰力加载点取在模型相对地面标高3.25m 处, 对应模型的海平面标高为EL.+0.40m, 也就是对应于原JZMUQ20-2海洋平台正倒锥顶面处. 模型试验采用实测的挤压冰(见图2), 试验冰况为2个幅值：30kN 和图2 磁流变减振器的Bingham 模型[3]是建立在磁流变液材料的Bingham 模型基础上的, 具体为在粘性阻尼器外并联一个库仑摩擦单元. 其作用力方程为()x c xf F c &&0sgn += (1) 式中, 0c 为阻尼系数；c f 为库仑摩擦力.(a) 振幅8mm, 频率0.5Hz (b) 振幅8mm, 频率3Hz图3 MR 阻尼器阻尼力与位移滞回曲线图3为磁流变阻尼器为不同电流下（振幅为8mm, 频率分别为0.5Hz 和3Hz ）的性能试验曲线, 图中从内到外各曲线分别对应的电流值为：0, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5, 1.8, 2.1A. 由最小二乘法拟合可得阻尼力计算公式：)sgn()4.35099.1065(7.21425x I xF &&++= (2) 式中, I 为磁流变阻尼器线圈中的电流.3 半主动控制算法的实施为了减少计算时间, 把原结构简化为两自由度体系[5], 其质量、刚度和阻尼矩阵分别为kg,109.40045.03×⎥⎦⎤⎢⎣⎡=M kN/m,1012101210126350⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=K s/m kN 647.10647.10647.101214.15⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=C -10-8-6-4-202468-10-8-6-4-20246810阻尼力(k N )位移(mm)-5-4-3-2-101234-15-10-5051015阻尼力(k N )位移(mm)增刊(I) 张纪刚等: 海洋平台冰振控制试验研究 33半主动控制算法一般都是在考虑在半主动控制装置可能的情况下, 尽可能地跟踪和实现主动最优控制力, 具体方法如下：①首先由状态方程按某种主动控制算法确定最优控制力. 试验模型的状态方程为)(t BP AZ Z +=&, {}{}121221,,,,()()T Z x x x x P t F t ×==&&, 11100, I A B M K M C M −−−⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥−−⎣⎦⎣⎦式中, P (t )为冰力荷载向量, 试验采用经典的LQR 算法[6], 其中0500K Q M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦, 4100.1−×=R . ②参照主动最优控制力, 考虑磁流变阻尼器阻尼力的实际情况, 设定阻尼器的出力尽量接近主动最优控制力.③将磁流变阻尼器的控制力转变为阻尼器的基本调节量——输入电流或电压.4 试验结果及分析本试验是在哈尔滨工业大学土木工程学院力学与结构实验中心进行. 试验以MTS Model 793系列软件作为平台, 利用其计算编辑器（calculation editor ）处理测量信号并确定命令信号. 命令信号以电压信号的形式发给电流源控制器, 然后电流控制器将电压信号转变为电流信号, 施加给磁流变阻尼器. 电压与电流的对应关系为1V 电压对应0.8A 电流. 半主动控制算法是由经典的LQR 算法计算出主动最优控制力, 再由控制力根据动态方程(2)反算出电流信号数值（若I <0, 则取I ＝0）, 通过电流源控制器施加到磁流变阻尼器上.试验结果见表1、图4和图5. 图6为半主动控制中施加在磁流变阻尼器的电流信号, 图7为磁流变阻尼器的阻尼力. 由表1可知, 纯隔振体系和磁流变阻尼智能隔振体系对平台结构导管架端帽位移和平台甲板加速度均有很好的控制效果, 保证了平台结构的安全性和舒适性. 磁流变阻尼隔振半主动控制能有效地控制隔振层变形, 保证了隔振层位移不致过大, 以满足生产平台采油工艺要求.表1 挤压冰下最大冰振反应试验结果力幅值/kN控制方案 导管架位移/ mm 甲板加速度/ (cm·s -2) 生活区加速度/ (cm·s -2) 隔振层 位移/mm 阻尼力/kN无控6.77 255.52 651.89 — —纯隔振4.26 (0.37) 200.34 (0.22) 343.90(0.47) 7.29 —30磁流变隔振 4.38 (0.35) 240.86 (0.06) 485.98(0.25)3.92 6.49无控 10.42 390.69 809.11 — —纯隔振6.28 (0.40) 260.05 (0.33) 443.56(0.45) 11.19 — 45磁流变隔振6.76 (0.35)358.61 (0.08) 741.99(0.08)6.16 8.86图4 挤压冰试验结果(45kN)(3)34 东南大学学报(自然科学版) 第35卷5 结 语本文对海洋平台模型进行了挤压冰下的冰激振动模拟试验, 试验结果表明磁流变智能隔振方案能有效地控制导管架端帽位移和隔振层位移, 对甲板加速度也有较好的控制效果.参考文献 (References)[1] 欧进萍, 段忠东, 肖仪清,等. 基于实测动冰力时程的海洋平台结构冰振反应分析[J]. 海洋工程, 1999, 17(2): 70-78.Ou Jinping, Duan Zhongdong, Xiao Yiqing, et al. Ice-induced vibration analysis of JZ20-2MUQ offshore platform using in-situ ice force histories [J]. The Ocean Engineering, 1999, 17(2):70-78. (in Chinese)[2] 欧进萍, 肖仪清, 段忠东, 等. 设置粘弹性耗能器的JZ20-2MUQ 平台结构冰振控制[J]. 海洋工程,2000, 18(3): 9-14.Ou Jinping, Xiao Yiqing, Duan Zhongdong, et al. Ice-induced vibration control of JZ20-2MUQ offshore platform structure with viscoelastic energy dissipators [J]. The Ocean Engineering, 2000, 18(3):9-14. (in Chinese)[3] Spencer B F, Dyke S J, Sain M K, et al. Phenomenological model for magnetorheological dampers[J]. Engineering Mechanics,1997, 123(3):230-238.[4] 欧进萍, 杨 飏. 导管架式海洋平台结构的磁流变阻尼隔震控制[J]. 高技术通讯, 2003, 13(6):66-73.Ou Jinping, Yang Yang. Smart isolation systems of offshore platform jacket structure with magnetorheological dampers [J]. High Technology Letters, 2003, 13(6):6-73.(in Chinese)[5] 杨 飏. 结构振动控制的智能阻尼器性能与智能隔震系统[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学土木工程学院,2003. 44-62. [6] 欧进萍. 结构振动控制-主动、半主动和智能控制[M]. 北京: 科学出版社, 2003.326-330.位移(m m )时间(s )05101520250.00.51.01.52.0电流(A )时间(s)-8-6-4-202468-12-10-8-6-4-20246810阻尼力(k N )位移(mm)图5 挤压冰(45kN)下的隔振层位移 图6 施加在磁流变阻尼器的电流信号 图7 磁流变阻尼器的阻尼力。