深海采矿扬矿管横向非线性振动响应分析

作者：肖林京; 刘强; 范芳超

来源：科学技术与工程, 2020, 20(26): 10696-10701.

• 横向振动
• 几何非线性
• 扬矿管
• 有限元
• Wilson-θ法

扬矿管系统属于大偏移、大变形的几何非线性问题,为了得出扬矿管横向振动规律,将扬矿管简化为梁单元,用有限元法进行离散,基于Wilson-θ直接积分法求解,得到横向振动运动规律。研究结果表明,在六级风况下,扬矿管横向振动、速度和加速度响应均为简谐运动,在0～0.1 s内加速度做明显的低频减谐振荡衰减运动,且横向振动出现低频振荡现象,各周期内的最大振动幅值不相同;横向振动的幅值随着扬矿管深度的增加先增大后减小再增大,最大振动幅值出现在1 000 m处,其值为0.407×10-3 m,最小振动幅值出现在2 000 m处,其值为0.041×10-3 m;速度和加速度与横向振动的运动规律相同,扬矿管在1 000 m处振动位移变化最快,其变化速度为0.29×10-3 m/s,在2 000 m处振动位移变化最慢变化速度为0.029×10-3 m/s。

• 单位
  电子工程学院; 山东科技大学