Dynamic Analysis of Non-Linear Structures by the Method of Statistical Quadratization

1. 1 مقدمه همانطور که تولید نفت در دریا به سمت آبهای عمیق تر حرکت می کند، سیستم های ساختاری سازگار به طور فزاینده ای اهمیت می یابند. نمونه هایی از این نوع ساختار عبارتند از: پلاتفون های کششی (TLP)، پلاتفون های برج گاید، پلاتفون های برج سازگار و سیستم های تولید شناور. ویژگی مشترک این سیستم ها، که آنها را از پلاتفون های ژاکت معمولی متمایز می کند، این است که تقویت دینامیکی با طراحی فرکانس های طبیعی نوسان و نوسان کمتر از فرکانس های غالب طیف موج به حداقل می رسد. از طرف دیگر، پلاتفون های ژاکت معمولی به گونه ای طراحی شده اند که سفتی بالایی داشته باشند به طوری که فرکانس های طبیعی بالاتر از فرکانس امواج باشد. با این حال، در اعماق آب عمیق‌تر، ساختن یک پلاتفون با سختی کافی بالا غیراقتصادی می‌شود. بنابراین، سوئیچ به سمت دیگر طیف موج ساخته می شود. فرکانس طبیعی پایین یک پلاتفون سازگار با طراحی سیستم هایی به دست می آید که ذاتا سفتی پایینی دارند. در نتیجه، حداکثر گشت و گذار افقی این سیستم ها می تواند بسیار بزرگ باشد. مشخصه فرکانس طبیعی پایین سیستم های سازگار، چالش های تحلیلی جدیدی را برای مهندسان ایجاد می کند. این به این دلیل است که سفتی هندسی و غیرخطی‌های نیروی هیدرودینامیکی می‌توانند پاسخ‌های تشدید قابل‌توجهی در حالت‌های موج و نوسان ایجاد کنند، حتی اگر فرکانس‌های طبیعی این حالت‌ها خارج از فرکانس‌های طیف موج باشند. پاسخ‌های تشدید فرکانس بالا در حالت‌های دیگر، مانند حالت زیر و بم TLP، نیز ممکن است.

1. 1 Introduction As offshore oil production moves into deeper water, compliant structural systems are becoming increasingly important. Examples of this type of structure are tension leg platfonns (TLP's), guyed tower platfonns, compliant tower platfonns, and floating production systems. The common feature of these systems, which distinguishes them from conventional jacket platfonns, is that dynamic amplification is minimized by designing the surge and sway natural frequencies to be lower than the predominant frequencies of the wave spectrum. Conventional jacket platfonns, on the other hand, are designed to have high stiffness so that the natural frequencies are higher than the wave frequencies. At deeper water depths, however, it becomes uneconomical to build a platfonn with high enough stiffness. Thus, the switch is made to the other side of the wave spectrum. The low natural frequency of a compliant platfonn is achieved by designing systems which inherently have low stiffness. Consequently, the maximum horizontal excursions of these systems can be quite large. The low natural frequency characteristic of compliant systems creates new analytical challenges for engineers. This is because geometric stiffness and hydrodynamic force nonlinearities can cause significant resonance responses in the surge and sway modes, even though the natural frequencies of these modes are outside the wave spectrum frequencies. High frequency resonance responses in other modes, such as the pitch mode of a TLP, are also possible.