申请/专利权人：中南大学

申请日：2023-12-26

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN117787047A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F17/11;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.16#实质审查的生效;2024.03.29#公开

摘要：本发明属于悬浮隧道技术领域，提出一种悬浮隧道管体‑锚索三维耦合系统振动分析方法，采用Hamilton原理分别建立锚索三维非线性运动方程和隧道管体三维运动方程，根据锚索顶端节点位移和管体竖向位移、横向位移、扭转角之间的几何关系，提出锚索与管体的三维变形协调方程，根据变形协调方程将锚索和管体的运动方程融合，建立管体‑锚索三维耦合系统整体非线性运动方程。相比现有技术，本发明首次提出管体‑锚索耦合系统的三维非线性运动方程，同时考虑了锚索和隧道管体自身的动力特性以及二者连接点的变形协调关系，能更准确阐明锚索和隧道管体之间的耦合机理，能更全面客观反映管体‑锚索耦合系统在复杂海洋环境下的实际运动情况。

主权项：1.一种悬浮隧道管体-锚索三维耦合系统振动分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：以管体轴向为X轴，地心朝向为Y轴正向，使用左手定律确定Z轴，建立管体-锚索三维耦合系统整体坐标系XYZ；以管体横向为x轴，地心朝向为y轴正向，使用右手定律确定z轴，建立锚索局部坐标系xyz；步骤2：根据锚索单元的非线性全量刚度矩阵和质量矩阵，采用Hamilton原理建立锚索单元在锚索局部坐标系xyz中的三维非线性运动方程，通过单元组装得到单根锚索在整体坐标系XYZ中的三维非线性运动方程；步骤3：按三维空心圆截面梁模拟隧道管体，根据三维梁单元的刚度矩阵和质量矩阵，采用Hamilton原理建立隧道管体梁单元在整体坐标系XYZ下的三维运动方程，并通过单元组装得到隧道管体在整体坐标系XYZ下的三维运动方程；步骤4：假设锚索和隧道管体之间的连接方式为铰接，根据锚索和隧道管体连接点的几何变形关系，建立锚索与隧道管体的三维变形协调方程；将三维变形协调方程、锚索系统三维非线性运动方程和隧道管体三维运动方程联立，得到悬浮隧道锚索-管体三维耦合系统整体非线性运动方程；求解所述整体非线性运动方程，得到悬浮隧道管体-锚索三维耦合系统的动力响应。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中南大学 一种悬浮隧道管体-锚索三维耦合系统振动分析方法

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