1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的及意义

当今时代,海洋在一个国家发展中的地位愈加突出，不仅在维护国家主权、国防安全和军事战略等方面具有重大意义，同时海洋对于国家经济社会发展起到的作用也更加明显。二十一世纪，世界各国都不同程度地提高对海洋的重视，越来越多的发达国家和发展中国家将海洋纳入自身经济与社会发展的战略当中。全球大陆架面积约为3000万平方米，占全球海洋面积的8%，同时海洋里也蕴藏着巨大的能量。据法国研究机构的一项调查估计：全球石油资源的极限储量为1万亿吨，可采储量为3000亿吨，其中海洋石油储量约占45%，即可采储量为1350亿吨。中东地区的波斯湾、美国和墨西哥之间的墨西哥湾、英国和挪威之间的北海、中国近海包括南沙群岛海底，均是世界公认的海洋石油最丰富的区域^[1-2]。

石油和天然气作为工业的命脉，是推动国家经济发展的重要战略物资，随着社会的发展，陆地能源的日益枯竭，人类对于海洋资源的开发利用不断发展，对石油勘探的范围也逐渐从浅海、近海扩展到了深海领域。与此同时，各式各样的海上作业平台和浮式结构应运而生。其中超大型浮体（very large floating structures简称vlfs）由于其特有的优势，引起了世界各国的重点关注。不同于传统围海造陆、填海建岛的方式，超大型浮式结构在满足人们对于陆域空间及生产生活设施要求的同时，对环境和生态的影响较小。

1924年，美国人阿姆斯特朗（edward r armstrong）最早提出了建立超大型海上结构物的概念，他设想建立海上机场，用于给在欧洲和美国之间飞行的飞机补充燃料。日本政府尤其重视对多浮体超大型结构的研究，从1986年起，日本就开展了为期5年的海上浮式结构物试验研究，积累了大量的实验数据^[3]。二十世纪以来，超大型浮式结构在浮式码头、浮式酒店、浮式燃料存储设施、浮式体育场、浮式桥梁、浮式机场甚至浮式城市等方面的应用都引发了国内外广泛的研究^[4]。

2. 研究的基本内容与方案

超大型浮体由于其模块化的设计和建造，在运输和拼接安装过程均涉及多浮体模块的相对运动，对于多浮体模块之间的水动力响应分析，国内外学者也进行了许多研究^[28-30]。为了限制各浮体模块之间的相对运动，浮体间通常采用各种连接构件进行约束^[31]，由于刚性连接体存在各种显著弊端，本文考虑各浮体模块间采用柔性连接体连接。

在波浪作用下，多浮体模块间可能产生水动力相互作用，整个浮体在海洋环境下将呈现出复杂的运动特性，如在特定条件下引起间隙共振，产生的强大的波浪力将会对浮体造成破坏^[32]。本文以采用柔性连接体的超大型浮式结构模型为研究对象，对相邻多浮体模块之间的水动力干扰特性进行分析，这对于保证多浮体模块系统的安全具有重要意义。

其次，对于超大型结构，由于多浮体模块同时受到波浪引起的水动力以及柔性连接体对其产生的约束力作用^[33]，因此考虑采用静凝聚法和动态子结构方法将柔性构件的质量和刚度凝聚在浮体上，利用frame3dd软件建立柔性结构模型，并采用静凝聚法得到柔性连接体的刚度和质量矩阵，利用matlab软件建立考虑柔性连接体质量和刚度的耦合结构—水动力模型，通过diffract软件分析超大型浮式结构在不同浮体模块个数、不同海况下的水动力响应；基于结构-水动力耦合模型，考虑不同海况、柔性连接体连接位置、连接体不同刚度对运动和约束力的影响，计算多浮体动力响应、连接点的约束力。最后，基于计算的约束力，完成柔性连接体的结构分析和设计，对多浮体模块系统在海洋环境下的运动响应和柔性连接体上产生的约束力进行准确预报，从而降低风险，提高超大型浮式结构的安全性。

3. 研究计划与安排

任务编号	任务内容	时间节点
1	文献调查，软件学习，收集资料	第1-2周
2	撰写开题报告，完成文献翻译，相邻多浮体参数选取及边界元网格模型建立	第3-4周
3	利用Frame3DD建立柔性结构模型，并采用静凝聚法得到构件的刚度和质量矩阵	第5周
4	利用Matlab软件建立多浮体结构-水动力耦合模型	第6周
5	利用DIFFRACT软件分析相邻多浮体不同间隙、不同浮体个数、不同海况下的水动力响应；完成阶段性报告	第7-8周
6	基于结构-水动力耦合模型，计算多浮体动力响应、约束力	第9-10周
7	基于约束力，完成柔性构件结构分析和设计；形成论文初稿	第11-12周
8	修改，完善，完成毕业设计论文	第13-14周

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 海洋中的油气储存量[j].乙烯工业,2009,21(02):45.

[2] 何昭.世界海上石油开发及其运输[j].中学地理教学参考,2006(07):16.

[3] 汪伍洋. 多体超大型浮式结构物连接器的设计及载荷的初步分析[d].江苏科技大学,2014.