基于ABAQUS的深海采矿扬矿管纵向振动性能

摘要：

为了研究复杂阶梯状扬矿管在采矿船升沉运动和海流作用下的纵向振动特性,利用连续弹性杆振动理论,对5000?m长扬矿管纵向振动性能进行分析.?首先,根据达朗贝尔原理建立扬矿管纵向振动数学模型,采用分离变量法推导管道固有频率方程;然后,进行振型的质量归一化处理;最后,利用ABAQUS软件建立扬矿管有限元模型,对管道的纵向动态响应进行研究.?研究结果表明:扬矿管的一阶纵向共振频率处于矿区海浪能量集中的频带内,随着中间矿仓质量的增加扬矿管固有频率减小,中间矿仓质量对高阶固有频率的影响更加明显;随着海浪频率的增加,纵向振幅、轴向力和轴向应力先增大后减小,并在一阶固有频率时达到峰值,其峰值分别发生在扬矿管5000、0、1000?m处;随着采矿船升沉幅值的增加,扬矿管的动态响应逐渐增大,当升沉幅值大于1.5?m时,扬矿管动态响应的增长速度变缓;扬矿管发生一阶纵向共振时,振动位移和轴向力先增大后作等幅稳态振荡;随着海水深度的增加,沿管长方向的振动幅值逐渐增大,振动平衡位置发生下移,振动响应时间发生延迟,同时轴向力和轴向应力逐渐减小,且轴向应力在每两级阶梯管间急剧变大.

关键词：深海采矿、扬矿管、ABAQUS、纵向振动特性、共振响应

所属期刊栏目：57

分类号：TD807(矿山开采)

资助基金：国家自然科学基金;山东省自然基金面上项目

在线出版日期：2022-07-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：821-829