基于虛位移原理的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化

劉家保，程保全，黃旭輝，廖志良，梅立峰

(安徽建筑大學(xué)數(shù)理學(xué)院,安徽 合肥 230601)

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基于虛位移原理的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化

劉家保，程保全，黃旭輝，廖志良，梅立峰

(安徽建筑大學(xué)數(shù)理學(xué)院,安徽 合肥 230601)

目的 針對單點(diǎn)系泊系統(tǒng)，建立合理模型，研究其設(shè)計優(yōu)化問題。方法 通過對系泊結(jié)構(gòu)合理簡化，利用工程力學(xué)相關(guān)理論，找出系統(tǒng)構(gòu)件傾角與所受外力的關(guān)系式，建立基于虛位移原理的數(shù)學(xué)模型，解決系泊系統(tǒng)組件傾角及錨鏈形狀等在不同風(fēng)速及洋流情況下的設(shè)計及優(yōu)化問題。結(jié)果 風(fēng)速為12 m·s-1時,浮標(biāo)的吃水深度為0.740 m，浮標(biāo)游動區(qū)域半徑為11.579 m;風(fēng)速為24 m·s-1時,浮標(biāo)吃水深度為0.749 m，浮標(biāo)游動區(qū)域半徑為17.078 m;風(fēng)速為36 m·s-1時,浮標(biāo)吃水深度為0.770 m，浮標(biāo)游動區(qū)域半徑為18.719 m。結(jié)論 當(dāng)風(fēng)速為12 m·s-1和24 m·s-1時,鋼桶的傾斜角度和錨鏈在錨點(diǎn)與海床的夾角符合標(biāo)準(zhǔn);海風(fēng)風(fēng)速為36 m·s-1時,不符合，需要調(diào)整重物球的質(zhì)量使各角度符合標(biāo)準(zhǔn)。

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)；虛位移原理；MATLAB

0 引 言

在某一瞬時，質(zhì)點(diǎn)系在允許約束的條件下，可能實(shí)現(xiàn)的任何無限小的位移稱為虛位移。力在虛位移上作的功稱為虛功。虛位移原理又稱虛功原理，可敘述為受理想、雙面、定常約束的質(zhì)點(diǎn)系保持平衡的必要和充分條件是所有作用在質(zhì)點(diǎn)系上的主動力對其作用點(diǎn)的虛位移所作的虛功之和為零。虛位移原理就是利用虛功之和為零的條件列出一系列虛功方程，將力學(xué)中的問題轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)問題，從中求解變量。虛位移原理作為經(jīng)典力學(xué)的重要基本原理，無論在理論力學(xué)計算分析還是在建筑結(jié)構(gòu)、道路橋梁、港口工程、機(jī)械結(jié)構(gòu)等實(shí)際工程中，都有著深遠(yuǎn)而廣泛的運(yùn)用[1]?！?br>