集中载荷作用下海上浮式机场的水弹性动力学响应

【作者】 卢东强；

【机构】 上海大学；

【摘要】 人造的海上浮式机场和天然的大面积冰盖都可归结为海洋超大型浮式结构物(Very Large Floating Structures,简称VLFS)。根据结构的几何尺寸特征及其动力学响应特性,通常以漂浮在流体表面的弹性薄板作为VLFS的力学模型。国际学术界研究VLFS的动力学响应时,主要考虑两大类载荷:一是板周边波浪和流动对板的作用;二是板面上载荷的冲击和滑行。前者主要考虑VLFS周边海洋环境的作用;后者主要模拟VLFS上承载器(如漂浮机场的飞机起降与滑行、冰层上的汽车运输等)的作用。将海洋视为无粘、不可压缩的流体,超大型浮式结构物模拟为漂浮弹性薄板,将滑行的物体简化为集中载荷。在小振幅波动和小挠度变形的假定下,基于理想流体的势流理论,建立了定常与非定常载荷作用下薄板水弹性响应线性数学物理模型。其中动力学边界条件反映了结构的弹性力、惯性力、侧向力和流体的水动力学、外加的集中力之间的平衡。本报告简要介绍我们近期在考虑侧向应力存在时弹性板受集中载荷作用下水弹性响应的一些研究进展。从研究方法上,主要应用Laplace–Fourier积分变换得到水弹性波动的积分表达式,而后借助渐近分析中的驻相法和复变函数的留数定理,求得远场波动和波阻的代数表达式。特别地,当流体深度无限大时,我们可以得到波长的精确解。借助解析式,分析了脉动载荷生成的波系结构、移动速度和载荷波阻的内在关系。更多还原