[发明专利]一种计算海洋工程中圆管支撑构件风力载荷的方法

说明书

本发明公开了一种计算海洋工程中圆管支撑构件风力载荷的方法，包括如下步骤：设计或测量如下参数：圆管支撑构件的直径、设计风速、圆管支撑构件与风向的夹角、圆管支撑构件的长度、圆管支撑构件低端与海平面的距离、圆管支撑构件与海平面的夹角、圆管支撑构件上任一微段的长度。基于上述参数获得圆管支撑构件上的风力载荷。本发明通过上述技术方案，提出了用于精确计算海洋工程中圆管支撑构件风力载荷的公式，不仅提高了计算结果的精确程度，还提高了计算效率，为后续设计工作奠定了良好的基础。

技术领域

本发明涉及海洋工程设计技术领域，更具体地说，涉及一种计算海洋工程中圆管支撑构件风力载荷的方法。

背景技术

圆管支撑构件是海洋工程中经常使用的支撑构件型式，用于支撑直升机平台、上部模块等结构和设备。为了保证此类圆管支撑构件安全，必须对其结构强度进行严格的校核，所以需要对其遭受的各类载荷进行计算，其中风力载荷就是此类支撑构件所遭受的重要载荷之一。

以往计算圆管支撑构件风力载荷都是采用高度系数修正风速，然后再用风速计算出风力，然而这样做并不准确，因为高度系数都是经验值而且并不连续，因此计算出来的风力载荷显然存在较大误差，并且高度系数必须根据圆管支撑构件每一段高度的变化多次反复选取，效率低下，严重影响后续的设计工作。

发明内容

本发明旨在提供一种计算海洋工程中圆管支撑构件风力载荷的方法。本发明研发了计算圆管支撑构件风力载荷的精确公式，提高了计算的精确度和计算效率，为后续结构强度分析打下良好基础。

为了达到上述目的，本发明提供一种计算海洋工程中圆管支撑构件风力载荷的方法，包括如下步骤：

S1、设计或测量如下参数

D——圆管支撑构件的直径；

V_k——设计风速；

α——圆管支撑构件与风向的夹角；

L——圆管支撑构件的长度；

H——圆管支撑构件低端与海平面的距离；

β——圆管支撑构件与海平面的夹角；

ds——圆管支撑构件上任一微段的长度；

s——圆管支撑构件上任一微段ds与圆管支撑构件低端的距离，即积分表达

式的积分变量；

S2、基于如下公式获得圆管支撑构件上的风力载荷：

本发明通过上述技术方案，提出了用于精确计算海洋工程中圆管支撑构件风力载荷的公式，不仅提高了计算结果的精确程度，还提高了计算效率，为后续设计工作奠定了良好的基础。

附图说明

图1是海洋工程中圆管支撑构件及几何参数示意图。

图2是实施例的圆管支撑构件及几何参数示意图。

具体实施方式

本发明根据风速随着距离海平面高度增加而增大的函数，通过积分方法推导出一种圆管支撑构件风力载荷的精确计算公式。将海洋工程中的圆管支撑构件的各项几何参数代入本发明研发的计算公式即可精确、高效地求出圆管支撑构件所受到的风力载荷。

式中各几何参数如附图1所示，具体定义如下：

F_w——圆管支撑构件受到的风力载荷；

D——圆管支撑构件的直径；