【技术实现步骤摘要】
本申请涉及海洋工程结构物安全可靠性，尤其是一种环形浮式平台波浪载荷测试方法。
技术介绍
1、环形浮式平台作为大型浮体的一种，可作为海上旅游综合体浮式平台，其漂亮的外形、舒适的环境是巨大的优势。但由于大型浮体在真实海洋环境中遭受风浪流等多重载荷的共同作用，并且大型浮体结构形式复杂，其遭受的水动力波浪载荷特性难以把握，目前也无相应标准规范支撑其结构设计，若不能准确确定环形浮式平台的波浪外载荷，将为其结构设计带来挑战，甚至在极值海洋环境载荷作用下可能超过结构最大承载能力，导致局部区域结构破坏，从而造成超大型浮体局部破坏，严重时可能使超大型浮体发生整体失效，从而形成灾难性后果。
2、目前对于复杂海洋环境下的环形浮式平台波浪载荷模型试验存在诸多难点，普通船舶测量梁两端为自由结构，而环形浮式平台存在内域，若采用目前已知的普通船舶模型试验方法进行模型设计，则会导致环形浮式平台载荷传递不精确，造成测量误差变大。
技术实现思路
1、本申请人针对上述提出的现有波浪载荷模型试验载荷传递不精确、测量误差大的技术问题及技术需求，提出了一种环形浮式平台波浪载荷测试方法，本申请的技术方案如下：
2、基于几何相似和运动相似的原则，按照实尺度环形浮式平台的型线设计具有预定缩尺比λ的模型本体的型线，实尺度环形浮式平台和模型本体均采用环形结构且环形结构内部围成有内域水体。
3、确定实尺度环形浮式平台中剖面载荷为极大值的若干个实尺度测量剖面及各自对应的在模型本体中的模型测量剖面，并获取
4、基于刚度相似关系根据实尺度环形浮式平台在每个实尺度测量剖面处的刚度参数，确定在模型本体的对应模型测量剖面处布设的测量梁的规格。
5、在模型本体的每个模型测量剖面处布设具有对应规格的测量梁，测量梁的长度方向垂直于所在的模型测量剖面，且测量梁在模型测量剖面的两侧分别通过固定在模型本体上的安装支架进行刚性固定约束；每个模型测量剖面处布设的测量梁的端面均与其它模型测量剖面处布设的测量梁的端面刚性连接，形成封闭式测量结构。
6、在各根测量梁上分别布设应变片，制作得到环形浮式平台波浪载荷试验模型，利用环形浮式平台波浪载荷试验模型进行波浪载荷测试。
7、其进一步的技术方案为，确定在模型本体的对应模型测量剖面处布设的测量梁的规格包括：
8、基于刚度相似关系根据实尺度环形浮式平台在每个实尺度测量剖面处的刚度参数确定在模型本体的对应模型测量剖面处布设的各根测量梁的弹性模量em和惯性矩im。
9、根据模型本体的每个模型测量剖面处布设的各根测量梁的弹性模量em确定布设的各根测量梁的材料类型，根据模型本体的每个模型测量剖面处布设的各根测量梁的惯性矩im确定布设的各根测量梁的横截面尺寸。
10、其进一步的技术方案为，刚度参数为抗弯刚度，刚度相似关系为抗弯刚度相似关系，确定在模型本体的对应测量剖面处布设的测量梁的弹性模量em和惯性矩im包括：
11、基于模型本体的每个模型测量剖面处的抗弯刚度的表达式结合抗弯刚度相似关系确定将实尺度环形浮式平台在实尺度测量剖面的抗弯刚度代入，得到模型本体中对应的模型测量剖面的弹性模量em和惯性矩im；其中，n为模型测量剖面处布设的测量梁的数量。
12、其进一步的技术方案为，刚度参数为线刚度，刚度相似关系为线刚度相似关系，方法还包括：基于线刚度相似关系根据实尺度环形浮式平台在每个实尺度测量剖面处的线刚度确定在模型本体的对应模型测量剖面处布设的测量梁的有效长度lm；有效长度lm为测量梁刚性固定约束的两端之间的距离。
13、其进一步的技术方案为，确定在模型本体的每个模型测量剖面处布设的测量梁的弹性模量em、惯性矩im和有效长度lm的方法包括：
14、基于模型本体的每个模型测量剖面处的线刚度的表达式结合线刚度相似关系确定将实尺度环形浮式平台在实尺度测量剖面的线刚度代入，得到模型本体中对应的模型测量剖面的弹性模量em、惯性矩im和有效长度lm；其中，n为模型测量剖面处布设的测量梁的数量。
15、其进一步的技术方案为，根据每个模型测量剖面处布设的测量梁的惯性矩im确定布设的测量梁的横截面尺寸包括：
16、测量梁采用空心圆柱管结构，根据测量梁的惯性矩im按照确定测量梁的横截面尺寸，测量梁的横截面尺寸包括内径d和外径d。
17、其进一步的技术方案为，所述模型本体的内部还包括若干根加强梁，各根加强梁分别布设在所述模型本体内部除各个测量剖面的其他区域，各个模型测量剖面处布设的测量梁的端面直接与其他模型测量剖面处布设的测量梁的端面刚性连接，或者模型测量剖面处布设的测量梁的端面与加强梁的端面刚性连接后，再通过加强梁的端面与其他模型测量剖面处布设的测量梁的端面刚性连接；
18、当一个模型测量剖面处布设n根测量梁且n≥2时，n根测量梁平行间隔排列且位于同一平面，n根测量梁的同一端通过同一个安装支架进行刚性固定约束，且沿着排列方向处于中间位置的测量梁的端面与其他模型测量剖面处布设的测量梁的端面或加强梁的端面刚性连接。
19、其进一步的技术方案为，在各根测量梁上分别布设应变片包括对于每根测量梁：
20、在测量梁的管壁外侧布设第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片、第五应变片和第六应变片；第一应变片和第二应变片半桥连接且在测量梁的横截面上沿着重力方向对称布设，第三应变片和第六应变片在测量梁的横截面上沿着第二方向对称布设，第四应变片和第五应变片在测量梁的横截面上沿着第三方向对称布设，第三应变片、第四应变片、第五应变片和第六应变片全桥连接，第二方向和第三方向分别与重力方向呈45°夹角。
21、其进一步的技术方案为，利用环形浮式平台波浪载荷试验模型进行波浪载荷测试包括：
22、将环形浮式平台波浪载荷试验模型置于波浪测试环境，并通过预设的波浪运动参数对环形浮式平台模型进行测试，通过每个模型测量剖面处的测量梁上布设的第一应变片和第二应变片获取环形浮式平台波浪载荷试验模型在模型测量剖面处的波浪弯矩，通过每个模型测量剖面处的测量梁上布设的第三应变片、第四应变片、第五应变片和第六应变片获取环形浮式平台波浪载荷试验模型在模型测量剖面处的波浪剪力。
23、基于环形浮式平台波浪载荷试验模型在各个模型测量剖面处的波浪弯矩和波浪剪力，通过载荷相似关系转化得到实尺度环形浮式平台在对应的实尺度测量剖面处的波浪弯矩和波浪剪力，基于实尺度环形浮式平台在各个实尺度测量剖面的波浪弯矩和波浪剪力得到实尺度环形浮式平台在对应的实尺度测量剖面的波浪载荷。
24、其进一步的技术方案为，载荷相似关系转化的表达式为：
25、ms＝λ4mm；
26、fs＝λ3fm；
27、其中，ms为实尺度环形浮式平台在实尺度测量剖面的波浪弯矩，mm为环形浮式平台波浪载荷试验模型在模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述环形浮式平台波浪载荷测试方法包括：
2.根据权利要求1所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述确定在所述模型本体的对应模型测量剖面处布设的测量梁的规格包括：
3.根据权利要求2所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述刚度参数为抗弯刚度，所述刚度相似关系为抗弯刚度相似关系，所述确定在所述模型本体的对应测量剖面处布设的测量梁的弹性模量Em和惯性矩Im包括：
4.根据权利要求2所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述刚度参数为线刚度，所述刚度相似关系为线刚度相似关系，所述方法还包括：基于线刚度相似关系根据所述实尺度环形浮式平台在每个实尺度测量剖面处的线刚度确定在所述模型本体的对应模型测量剖面处布设的测量梁的有效长度Lm；所述有效长度Lm为所述测量梁刚性固定约束的两端之间的距离。
5.根据权利要求4所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，确定在所述模型本体的每个模型测量剖面处布设的测量梁的弹性模量Em、惯性矩Im和有效长度Lm的方法包括：>
6.根据权利要求2所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述根据每个模型测量剖面处布设的测量梁的惯性矩Im确定布设的测量梁的横截面尺寸包括：
7.根据权利要求1所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述模型本体的内部还包括若干根加强梁，各根加强梁分别布设在所述模型本体内部除各个测量剖面的其他区域，各个模型测量剖面处布设的测量梁的端面直接与其他模型测量剖面处布设的测量梁的端面刚性连接，或者所述模型测量剖面处布设的测量梁的端面与加强梁的端面刚性连接后，再通过加强梁的端面与其他模型测量剖面处布设的测量梁的端面刚性连接；
8.根据权利要求1所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述在各根测量梁上分别布设应变片包括对于每根测量梁：
9.根据权利要求8所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述利用所述环形浮式平台波浪载荷试验模型进行波浪载荷测试包括：
10.根据权利要求9所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述载荷相似关系转化的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述环形浮式平台波浪载荷测试方法包括：
2.根据权利要求1所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述确定在所述模型本体的对应模型测量剖面处布设的测量梁的规格包括：
3.根据权利要求2所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述刚度参数为抗弯刚度，所述刚度相似关系为抗弯刚度相似关系，所述确定在所述模型本体的对应测量剖面处布设的测量梁的弹性模量em和惯性矩im包括：
4.根据权利要求2所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，所述刚度参数为线刚度，所述刚度相似关系为线刚度相似关系，所述方法还包括：基于线刚度相似关系根据所述实尺度环形浮式平台在每个实尺度测量剖面处的线刚度确定在所述模型本体的对应模型测量剖面处布设的测量梁的有效长度lm；所述有效长度lm为所述测量梁刚性固定约束的两端之间的距离。
5.根据权利要求4所述的环形浮式平台波浪载荷测试方法，其特征在于，确定在所述模型本体的每个模型测量剖面处布设的测量梁的弹性模量em、惯性矩im和有效长...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿彦超，王琦彬，朱云龙，顾学康，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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