本申请涉及一种浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法及系统，该方法包括：获取浮式装置的原始冲击载荷；对原始冲击载荷进行预分解得到时域图；根据削度指标K对原始冲击载荷进行变分模态分解；对各个本征模态函数进行快速傅里叶变换得到各个本征模态函数的频谱与对应的冲击载荷加速度幅值；将冲击载荷加速度幅值进行归一化处理；对低频部分进行傅里叶反变换，得到新的冲击载荷。本申请提供的上述方案，得到的新的冲击载荷与原始冲击载荷相比，截止频率大幅降低，新的冲击载荷在用于浮式装置的管道抗冲击设计，更加接近管道所受实际的冲击载荷，在保证计算结果准确率的前提下，能有效提高浮式装置的抗冲击计算效率。提高浮式装置的抗冲击计算效率。提高浮式装置的抗冲击计算效率。
【技术实现步骤摘要】
浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法及系统
[0001]本专利技术涉及机械工程
，特别是涉及一种浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法及系统。
技术介绍
[0002]海上风电装置主要有两种形式：固定式和浮式。浮式装置是指基础平台不与海床直接接触，而是通过浮体平台和系泊系统与海底相连，风电机组随浮体平台在局部区域控制范围内自由漂浮和运动，不同的浮体平台形式可适应不同的海洋环境。
[0003]浮式装置可为海洋资源开采、海岛居民生活、生产活动提供充足电力和热力能源及淡水供应，为周边海域开发活动奠定坚实的能源基础，同时浮式装置拥有巨大发展潜力，依靠小型浮式装置为偏远海岛供给能源将是海洋强国未来的发展新趋势。然而，陆上发电装置需要考虑地震事件的影响，而与之类似的是，浮式装置更容易受到其他船舶的碰撞所产生的冲击响应的影响。因此，浮式装置发生碰撞后管系的安全性对于浮式装置而言是不可忽略的因素。同时，由于浮式装置的特殊性，其平台工程布置空间十分的紧凑，可调式的空间非常有限。如不加以分析并优化，其过高的截止频率将给后续设计工作带来极大的设计困难。因此，有必要对平台所受到的冲击响应进行分析，给出合理的截止频率确定方法，并对冲击载荷进行优化重构。
技术实现思路
[0004]基于此，本申请提供了一种浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法及系统，以方便对平台所受到的冲击响应进行分析，给出合理的截止频率确定方法，并对冲击载荷进行优化重构。
[0005]本申请提供了一种浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法，该方法包括：获取浮式装置的原始冲击载荷；
[0006]对原始冲击载荷进行预分解得到时域图，根据所述时域图中瞬时频率均值的曲率变化，选取削度指标K；
[0007]根据所述削度指标K对原始冲击载荷进行变分模态分解，得到K
‑
1组本征模态函数，其中，K
‑
1为分解层数；
[0008]对各个本征模态函数进行快速傅里叶变换得到各个本征模态函数的频谱与对应的冲击载荷加速度幅值；
[0009]将所述冲击载荷加速度幅值进行归一化处理，其中，归一化后的加速度幅值小于0.01的为高频，归一化后的加速度幅值大于0.01的为低频；
[0010]对低频部分进行傅里叶反变换，得到新的冲击载荷。
[0011]上述浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法，
[0012]通过对原始冲击载荷经过对应变换后就能够得到新的冲击载荷，得到的新的冲击载荷与原始冲击载荷相比，截止频率大幅降低，新的冲击载荷在用于浮式装置的管道抗冲
击设计，更加接近管道所受实际的冲击载荷，在保证计算结果准确率的前提下，能有效提高浮式装置的抗冲击计算效率。
[0013]在其中一个实施例中，所述对原始冲击载荷进行预分解得到时域图，包括：通过VMD算法对原始冲击载荷进行预分解得到时域图。
[0014]在其中一个实施例中，所述根据所述时域图中瞬时频率均值的曲率变化，选取削度指标K，包括：
[0015]计算所述时域图中各个瞬时频率均值对应的各个斜率；
[0016]当相邻两个斜率的差值超过预设值时，选择相邻两个斜率中斜率大的数值为削度指标K。
[0017]在其中一个实施例中，所述选择相邻两个斜率中斜率大的数值为削度指标K，包括：
[0018]判断斜率大的数值是否为整数，若为整数，则削度指标K等于斜率大的数值；若为小数，则削度指标K为省去小数点后的数值。
[0019]在其中一个实施例中，所述根据所述削度指标K对原始冲击载荷进行变分模态分解，包括：
[0020]根据所述削度指标K，通过VMD算法对原始冲击载荷进行变分模态分解。
[0021]在其中一个实施例中，所述对低频部分进行傅里叶反变换，得到新的冲击载荷，包括：
[0022]将归一化的冲击载荷加速度幅值大于0.01的各本征模态函数，用于重构冲击载荷。
[0023]在其中一个实施例中，在所述对低频部分进行傅里叶反变换，得到新的冲击载荷之后，该方法还包括：
[0024]将新的冲击载荷作用于浮式装置中的各管道支架和吊架上；
[0025]运用有限元法对各管道支架和吊架进行瞬态分析，得到各管道支架和吊架的动力学响应；
[0026]根据动力学响应对各管道支架和吊架进行重新设计。
[0027]在其中一个实施例中，所述根据动力学响应对各管道支架和吊架进行重新设计，包括：
[0028]根据动力学响应对各管道支架和吊架的空间布置结构进行重新设计。
[0029]在其中一个实施例中，所述获取浮式装置的原始冲击载荷，包括：根据初始设计中对浮式装置施加的预设作用力得到原始冲击载荷。
[0030]本申请还提供了一种浮式装置的冲击载荷截止频率划分系统，该系统包括：
[0031]获取单元，用于获取浮式装置的原始冲击载荷；
[0032]第一分解单元，用于对原始冲击载荷进行预分解得到时域图，根据所述时域图中瞬时频率均值的曲率变化，选取削度指标K；
[0033]第二分解单元，用于根据所述削度指标K对原始冲击载荷进行变分模态分解，得到K
‑
1组本征模态函数，其中，K
‑
1为分解层数；
[0034]变换单元，用于对各个本征模态函数进行快速傅里叶变换得到各个本征模态函数的频谱与对应的冲击载荷加速度幅值；
[0035]处理单元，用于将所述冲击载荷加速度幅值进行归一化处理，其中，归一化后的加速度幅值小于0.01的为高频，归一化后的加速度幅值大于0.01的为低频；
[0036]反变换单元，用于对低频部分进行傅里叶反变换，得到新的冲击载荷。
附图说明
[0037]图1为本申请一实施例提供的浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法的示意图；
[0038]图2为原始冲击载荷沿X轴方向的示意图；
[0039]图3为原始冲击载荷沿Y轴方向的示意图；
[0040]图4为原始冲击载荷沿Z轴方向的示意图；
[0041]图5为浮式装置中管道受到的冲击载荷的时间历程曲线的X轴方向示意图；
[0042]图6为浮式装置中管道受到的冲击载荷的时间历程曲线的Y轴方向示意图；
[0043]图7为浮式装置中管道受到的冲击载荷的时间历程曲线的Z轴方向示意图；
[0044]图8为浮式装置平台部分管系有限元模型示意图；
[0045]图9为图8中的模型受到各个冲击载荷后的沿X轴方向的动力学响应图；
[0046]图10为图8中的模型受到各个冲击载荷后的沿Y轴方向的动力学响应图；
[0047]图11为图8中的模型受到各个冲击载荷后的沿Z轴方向的动力学响应图；
[0048]图12为图8中基于不同截止频率的冲击载荷的PART1
‑
E1单元的应力响应包络线示意图。
具体实施方式
[0049]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法，其特征在于，该方法包括：获取浮式装置的原始冲击载荷；对原始冲击载荷进行预分解得到时域图，根据所述时域图中瞬时频率均值的曲率变化，选取削度指标K；根据所述削度指标K对原始冲击载荷进行变分模态分解，得到K
‑
1组本征模态函数，其中，K
‑
1为分解层数；对各个本征模态函数进行快速傅里叶变换得到各个本征模态函数的频谱与对应的冲击载荷加速度幅值；将所述冲击载荷加速度幅值进行归一化处理，其中，归一化后的加速度幅值小于0.01的为高频，归一化后的加速度幅值大于0.01的为低频；对低频部分进行傅里叶反变换，得到新的冲击载荷。2.根据权利要求1所述的浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法，其特征在于，所述对原始冲击载荷进行预分解得到时域图，包括：通过VMD算法对原始冲击载荷进行预分解得到时域图。3.根据权利要求1所述的浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法，其特征在于，所述根据所述时域图中瞬时频率均值的曲率变化，选取削度指标K，包括：计算所述时域图中各个瞬时频率均值对应的各个斜率；当相邻两个斜率的差值超过预设值时，选择相邻两个斜率中斜率大的数值为削度指标K。4.根据权利要求3所述的浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法，其特征在于，所述选择相邻两个斜率中斜率大的数值为削度指标K，包括：判断斜率大的数值是否为整数，若为整数，则削度指标K等于斜率大的数值；若为小数，则削度指标K为省去小数点后的数值。5.根据权利要求1所述的浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法，其特征在于，所述根据所述削度指标K对原始冲击载荷进行变分模态分解，包括：根据所述削度指标K，通过VMD算法对原始冲击载荷进行变分模态分解。6.根据权利要求1所述的浮式装置的冲击载荷截止频率划分方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，肖梦凡，赵越，帅剑云，张守杰，邵慧超，张文君，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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