多频参激—涡激联合作用下顶张力立管分岔分析

作者：张昕涛; 赵珧冰^*; 蔡绍辉; 陈林聪

来源：海洋工程, 2023, 41(05): 16-24.

DOI：10.16483/j.issn.1005-9865.2023.05.002

• 顶张力立管
• 涡激振动
• 多频参激振动
• 分岔与混沌

复杂海洋环境中，顶张力立管顶部平台受到不同分量叠加的波浪作用，导致其轴向张力与多个频率相关，系统产生多频参激与涡激的联合振动，其动力学行为变得更为复杂，尤其是分岔和混沌等非线性振动特性有待进一步分析。首先，基于欧拉—伯努利梁理论，引入范德波尔尾流振子，建立和推导受多频参激—涡激联合作用下立管的动力学模型及其运动微分方程；接着，利用伽辽金法得到离散后的常微分方程组，采用多尺度法得到系统共振响应的调谐方程；最后，通过数值算例探究系统在多源和多频载荷联合作用下的共振响应。结果表明：对于多频参数激励，其中一个参数激励幅值在立管振动中起主导作用，而另一个会引起分岔的位置、数量和性质发生改变；随质量—阻尼参数增大，系统共振响应幅值整体先增大后减小，各分岔点出现的位置整体先向泄涡频率较大处移动，随后向泄涡频率较小处移动；质量—阻尼参数的变化还可能诱使系统发生倍周期分岔和混沌现象，危害结构安全。此外，采用直接数值积分求解微分方程组，验证近似分析结果，两者吻合较好。

• 单位
  土木工程学院; 华侨大学