ტალღური და დენის დატვირთვა არ უნდა განვიხილოთ უბრალოდ, როგორც ორი დამოუკიდებელი დატვირთვა, რომლებიც ცალ-ცალკე გამოითვლება და შემდეგ ერთმანეთს ემატება.ოფშორული სტრუქტურული ანალიზის დროს სწორი მიდგომაა, პირველ რიგში, განსაზღვროთ ტალღებითა და დენებით გამოწვეული წყლის ნაწილაკების ლოკალური მოძრაობა ერთსა და იმავე პოზიციასა და დროს, გააერთიანოთ მათი სიჩქარის კომპონენტები თანმიმდევრულ კოორდინატთა სისტემაში და შემდეგ გამოთვალოთ შედეგად მიღებული ჰიდროდინამიკური ძალა.

ეს განსხვავება განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი ხდება ოფშორული სტრუქტურებისთვის, რომლებიც ექვემდებარება დიდი ტალღების, ძლიერი დენების და რთული დენების პროფილებს. მას შეუძლია მნიშვნელოვნად იმოქმედოს გამოთვლილ წინააღმდეგობის ძალაზე, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც მორისონის განტოლება გამოიყენება თხელი მილისებრი ელემენტებისთვის.

ეს სტატია განმარტავს ინჟინერიის პრინციპებს, რომლებიცტალღა-დენის ურთიერთქმედება, დენის პროფილის გაჭიმვა, სიჩქარის ვექტორული კომბინაცია, მორისონის წინააღმდეგობის ძალა და ტალღა-დენის დატვირთვის მოდელირება SACS-ში.

1. რატომ არ შეიძლება ტალღური და დენის დატვირთვების პირდაპირ დამატება

ოფშორული სტრუქტურული ანალიზის გავრცელებული მიდგომაა ტალღური და დენის დატვირთვების დამოუკიდებლად გამოთვლა და შემდეგ შედეგად მიღებული ძალების შეკრება.

თუმცა, ეს სულაც არ ასახავს სტრუქტურის რეალურ ჰიდროდინამიკურ დატვირთვას.

ფუნდამენტური კითხვაა:

რა არის წყლის რეალური სიჩქარე სტრუქტურული ელემენტის გარშემო იმავე ადგილას და იმავე მომენტში?

ტალღით გამოწვეული სიჩქარე და დენის სიჩქარე წყალში ერთდროულად არსებობს. ამიტომ, წყლის ადგილობრივი სიჩქარე თავდაპირველად მათი სიჩქარის ვექტორების გაერთიანებით უნდა დადგინდეს. შედეგად მიღებული სიჩქარე შემდეგ გამოიყენება ჰიდროდინამიკური ძალის გამოსათვლელად.

ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია იმმორისონის განტოლების წინააღმდეგობის კომპონენტი, რადგან წინააღმდეგობის ძალა პროპორციულია ფარდობითი სიჩქარის კვადრატის.

ამიტომ:

გარემოს სიჩქარეების ჯერ გაერთიანება და შემდეგ ჰიდროდინამიკური ძალის გამოთვლა, როგორც წესი, არ არის ტოლფასი ტალღისა და დენის ძალების დამოუკიდებლად გამოთვლისა და შედეგების შემდგომ შეკრების.

2. საიდან მოდის დინება წყლის უძრავ დონეზე მაღლა?

განვიხილოთ ოფშორული ნაგებობა, რომელიც მდებარეობს ქარიშხლის პირობებში, სადაც:

• წყლის დონე განისაზღვრება, როგორცz = 0
• წყლის სიღრმე არის80 მ
• შეყვანის დენის პროფილი განისაზღვრება მხოლოდ უძრავ წყლის დონემდე
• ტალღის ქედი აღწევსη = +8 მ

როდესაც ტალღის ქედი ნაგებობას გაივლის, მყისიერი თავისუფალი ზედაპირი +8 მ-მდე იზრდება.

სტრუქტურული ელემენტი, რომელიც მდებარეობსz = +4 მამიტომ, დროებით წყალქვეშ იმყოფება.

თუმცა, საწყისი დენის პროფილი პირდაპირ არ იძლევა დენის სიჩქარეს +4 მ-ზე, რადგან საწყისი პროფილი განისაზღვრა მხოლოდ უძრავ წყლის დონემდე.

ამიტომ, საინჟინრო პრობლემა არ არის მიმდინარეობის დადგენატალღის ქედის ზემოთამის ნაცვლად, საჭიროა განსაზღვროთ დენის სიჩქარე რეგიონში, რომელიც უდრის:

უძრავ წყლის დონეს ზემოთ, მაგრამ მყისიერი ტალღის ზედაპირის ქვემოთ.

ერთ-ერთი საინჟინრო მიდგომაა დენის პროფილის ტრანსფორმაცია თავისუფალი ზედაპირის მყისიერი სიმაღლის მიხედვით. დენის პროფილი ეფექტურად იჭიმება ან იკუმშება ისე, რომ:

• ზღვის ფსკერი კვლავაც დაკავშირებულია ზღვის ფსკერთან
• მყისიერი ტალღის ზედაპირი შეესაბამება საწყისი დენის პროფილის ზედა საზღვარს

ეს უზრუნველყოფს დენის სიჩქარის თანმიმდევრულ განაწილებას მყისიერად დასველებულ რეგიონში.

3. მიმდინარე პროფილის გაჭიმვა: ადგილობრივი სიმაღლის რუკა

დენის პროფილის გაჭიმვა არ უნდა იქნას განმარტებული, როგორც უბრალოდ ყველა დენის სიჩქარის გამრავლება მასშტაბირების კოეფიციენტზე.

მთავარი ოპერაციაა,მიმდინარე სტრუქტურული სიმაღლის შესაბამის საცნობარო სიმაღლესთან შესაბამისობაში მოყვანა საწყის მიმდინარე პროფილში, და შემდეგ მიიღეთ დენის სიჩქარე ამ რუკაზე მითითებული პოზიციიდან.

გამარტივებული ხაზოვანი გაჭიმვის მიდგომისთვის, დამოკიდებულება შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად:

z' = -d + (z + d) × d / (d + η)

სადაც:

• d= წვიმის წყლის სიღრმე
• η= ტალღის მყისიერი აწევა
• z= სტრუქტურული მდებარეობის მიმდინარე სიმაღლე
• z'= რუკაზე მოცემული სიმაღლე საწყის მიმდინარე პროფილში

იგივე ვერტიკალური საცნობარო სისტემა უნდა იქნას გამოყენებულიz, z' და η, დადებითი მნიშვნელობებით ზემოთ.

მაგალითად, ვივარაუდოთ:

• წყლის სიღრმე:დ = 80 მ
• ტალღის სიმაღლე:η = +8 მ

რუკის ილუსტრირება შესაძლებელია შემდეგნაირად:

ეს ნიშნავს, რომ დენის სიჩქარეz = +4 მმიიღება დაახლოებით საწყისი მიმდინარე პროფილის შეფასებითz' = −3.64 მ.

დენის სიჩქარის ინტერპოლაციის მაგალითი

დავუშვათ, რომ ორიგინალ მიმდინარე პროფილს აქვს:

• დენის სიჩქარე z = 0 მ-ზე:1.5 მ/წმ
• დენის სიჩქარე z = −20 მ-ზე:1.2 მ/წმ

თუ გამოიყენება წრფივი ინტერპოლაცია, ამ ორი მნიშვნელობიდან შეიძლება მივიღოთ დაახლოებით −3.64 მ-ზე გადატანილი სიჩქარე.

მნიშვნელოვანი პუნქტია:

გაჭიმვა ცვლის იმ პოზიციას, საიდანაც დენის სიჩქარე მიიღება. ის უბრალოდ არ ამრავლებს დენის ყველა სიჩქარეს 88/80-ზე.

ეს განსხვავება აუცილებელია ოფშორული ჰიდროდინამიკური ანალიზის დროს დენის პროფილის ტრანსფორმაციების ინტერპრეტაციისას.

4. ხაზოვანი და არაწრფივი დენის პროფილის გაჭიმვა

პროფილის მიმდინარე გაჭიმვა სულაც არ შემოიფარგლება ერთი მათემატიკური მეთოდით.

API RP 2A-WSD, 22-ე გამოცემა, სექცია 5.3.1.2.6სტანდარტით აღწერილ პირობებში არაწრფივ გაჭიმვას სასურველ მეთოდად განსაზღვრავს, ამავდროულად, კონკრეტული დენის პროფილის მახასიათებლებისთვის მიახლოებით მიდგომებსაც განიხილავს.

შედარებით სქელი ზედაპირული ფილისთვის, რომელსაც აქვს დაახლოებით ერთგვაროვანი სიჩქარის განაწილება, მარტივი ვერტიკალური გაჭიმვა შეიძლება უზრუნველყოფდეს არაწრფივი გაჭიმვის გონივრულ მიახლოებას.

მიმდინარე პროფილების სხვა ტიპებისთვის,ხაზოვანი გაჭიმვა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საინჟინრო მიახლოება, შესაბამისი პირობებისა და ანალიზის მეთოდოლოგიის მიხედვით.

ამიტომ, ორი დასკვნის გაკეთება თავიდან უნდა იქნას აცილებული:

• არასწორია ვივარაუდოთ, რომ ყველა მიმდინარე პროფილის უბრალოდ ზემოთ გაფართოება შესაძლებელია გაუთვალისწინებლად.
• ასევე არასწორია იმის დაშვება, რომ ხაზოვანი გაჭიმვა უნივერსალურად მიუღებელია.

შერჩევა უნდა ეფუძნებოდეს მიმდინარე პროფილის მახასიათებლებს, შესაბამის დიზაინის სტანდარტს და ანალიზის მოთხოვნებს.

მიმდინარე პროფილი ტალღის კინემატიკასთან შედარებით

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი განსხვავება ისაა, რომდენის პროფილის გაჭიმვა და ტალღის კინემატიკა ერთი და იგივე ფიზიკური პროცესი არ არის.

დენის გაჭიმვა განსაზღვრავს, თუ როგორ აისახება დენის სიჩქარის პროფილი მყისიერად დასველებულ რეგიონში.

ისეთი მეთოდები, როგორიცააუილერის გაჭიმვადაკავშირებულია ტალღის კინემატიკის დამუშავებასთან.

მიუხედავად იმისა, რომ მსგავსი სიმაღლის რუკების კონცეფციები შეიძლება სხვადასხვა ფორმულირებით გამოჩნდეს, ისინი ავტომატურად არ უნდა იქნას განმარტებული, როგორც ერთი და იგივე პროგრამული პარამეტრი ან იგივე ფიზიკური კორექტირება.

5. ტალღისა და დენის სიჩქარეები ვექტორებად უნდა გაერთიანდეს

მას შემდეგ, რაც ლოკალური დენის სიჩქარე განისაზღვრება, მისი შერწყმა ტალღით ინდუცირებულ სიჩქარესთან შეიძლება.

თუმცა, სიჩქარეები უნდა გაერთიანდეს, როგორცვექტორები, მათი სიდიდეების უბრალოდ შეკრების ნაცვლად.

მაგალითად, კონკრეტულ მომენტში და დროს:

• ტალღის სიჩქარე =3 მ/წმ აღმოსავლეთის მიმართულებით
• დენის სიჩქარე =1 მ/წმ ჩრდილოეთის მიმართულებით

შედეგად მიღებული ჰორიზონტალური სიჩქარეა:

U = √(3² + 1²) ≈ 3.16 მ/წმ

ამიტომ, ეს არ არის 4 მ/წმ.

თუ ტალღისა და დენის სიჩქარეები კოლინეარულია და ერთი მიმართულებითაა, მათი ნიშანდებული სიჩქარეების პირდაპირ შეკრება შესაძლებელია.

მაგალითად:

3 მ/წმ + 1 მ/წმ = 4 მ/წმ

მაგრამ როდესაც მიმართულებები განსხვავდება, საჭიროა ვექტორების შეკრება.

6. სტრუქტურული ელემენტისთვის შესაბამისი სიჩქარე ნორმალური კომპონენტია

ოფშორული მილისებური კონსტრუქციებისთვის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი გასათვალისწინებელია ჰიდროდინამიკური ძალის მიმართულება ელემენტთან მიმართებაში.

წევის კომპონენტისთვის გამოყენებული სიჩქარე, როგორც წესი, უნდა განიხილებოდესსტრუქტურული ელემენტის მიმართ ნორმალური ნაკადის კომპონენტი.

ეს ნიშნავს, რომ გარემოს საერთო სიჩქარის სიდიდე ავტომატურად არ უნდა იქნას გამოყენებული ყველა დახრილ ან განსხვავებულად ორიენტირებულ მილისებრ ელემენტზე.

თვითნებური ორიენტაციის მქონე წევრისთვის:

1. განსაზღვრეთ ადგილობრივი ტალღის სიჩქარე.
2. განსაზღვრეთ ადგილობრივი დენის სიჩქარე.
3. გააერთიანეთ ისინი თანმიმდევრულ კოორდინატთა სისტემაში.
4. განსაზღვრეთ ფარდობითი ნაკადის სიჩქარე.
5. სიჩქარე გადაშალეთ წევრის ნორმალზე არსებულ კომპონენტში.
6. გამოიყენეთ შესაბამისი ჰიდროდინამიკური ფორმულირება.

თუ სტრუქტურული ელემენტი თავად მოძრაობს, შესაბამისი რაოდენობა ასევე უნდა ითვალისწინებდესწყალსა და წევრს შორის ფარდობითი სიჩქარე.

7. რატომ ხდება განსხვავება მნიშვნელოვანი მორისონის დრაგის ტერმინში

ტალღისა და დენის სიჩქარეების სწორად შერწყმის მნიშვნელობა უფრო ნათელი ხდება მორისონის განტოლების შესწავლისას.

ერთგანზომილებიანი განივი ნაკადის ზემოქმედების ქვეშ მყოფი ფიქსირებული წრიული ცილინდრისთვის, სიგრძის ერთეულზე წევის ძალა შეიძლება გამოისახოს გამარტივებული ფორმით:

Fᴅ = ½ ρ Cᴅ DU |U|

სადაც:

• ფა= წევის ძალა სიგრძის ერთეულზე
• ρ= წყლის სიმკვრივე
• კა= წინაღობის კოეფიციენტი
• D= წევრის დიამეტრი
• U= წევრის მიმართ ნიშანდებული ფარდობითი ნაკადის სიჩქარის ნორმა

მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ტერმინი:

უ |უ|

ამიტომ, წევის ძალა არაწრფივია სიჩქარის მიმართ.

8. მაგალითი: ცალკეული ტალღური და დენის დატვირთვები კომბინირებული სიჩქარის წინააღმდეგ

განვიხილოთ გამარტივებული შემთხვევა, როდესაც:

• ტალღის სიჩქარე =3 მ/წმ
• დენის სიჩქარე =1 მ/წმ
• ორივე ერთი მიმართულებით მოქმედებს

თუ ტალღისა და დენის წინააღმდეგობის ძალებს ცალ-ცალკე გამოვთვლით და შემდეგ შევკრებთ, სიჩქარის კვადრატული წევრები იქნება:

3² + 1² = 10

თუ სიჩქარეები თავდაპირველად გაერთიანდება და შემდეგ გამოითვლება წევის ძალა:

(3 + 1)² = 16

განსხვავება ჯვარედინი ტერმინიდან მოდის:

2 × 3 × 1 = 6

ღირებულებები10 და 16 სიჩქარის კვადრატის წევრებია, მ²/წმ² ერთეულებით. ისინი არ წარმოადგენენ ძალებს კნ-ში და თავისთავად არ წარმოადგენენ ჰიდროდინამიკურ დატვირთვას.

ეს გამარტივებული მაგალითი აჩვენებს, თუ რატომ:

ტალღისა და დენის წინაღობის დამოუკიდებლად გამოთვლა და შემდეგ შედეგების შეკრება, როგორც წესი, არ არის ეკვივალენტური წინაღობის კომბინირებული ლოკალური სიჩქარიდან გამოთვლისა.

განსხვავება განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, როდესაც ტალღისა და დენის სიჩქარეები დიდია და ერთი მიმართულებით მოქმედებენ.

9. რა ხდება, როდესაც ტალღა და დენი საპირისპირო მიმართულებით მოქმედებენ?

იგივე პრინციპი მოქმედებს, როდესაც ტალღისა და დენის სიჩქარეები საპირისპირო მიმართულებით მოქმედებენ, მაგრამ ნიშანდებული სიჩქარე უნდა შენარჩუნდეს.

მაგალითად:

• ტალღის სიჩქარე = +3 მ/წმ
• დენის სიჩქარე = −1 მ/წმ

კომბინირებული სიჩქარეა:

U = +3 − 1 = +2 მ/წმ

შესაბამისი სიჩქარის კვადრატის წინაღობის ტერმინი ეფუძნება:

U |U| = 2 × 2 = 4

ეს ასახავს, ​​თუ რატომ არ არის სწორი დავასკვნათ, რომ ცალკე გაანგარიშება ყოველთვის უფრო მცირე დატვირთვას გამოიწვევს.

ტალღის ფარდობითი მიმართულებისა და ფაზის, ასევე დენის სიჩქარის მიხედვით, სხვაობა შეიძლება შეიცვალოს სიდიდითა და მიმართულებით.

10. მორისონის განტოლება ასევე მოიცავს ინერციის წევრს

ზემოთ მოცემული გამარტივებული მაგალითი მხოლოდ დრაივის კომპონენტზეა ფოკუსირებული.

მორისონის სრული ფორმულა ასევე შეიცავსინერციის ტერმინი, რომელიც დაკავშირებულია წყლის ნაწილაკების აჩქარებასთან.

ამრიგად, სრული ტალღურ-დენის ჰიდროდინამიკური დატვირთვის წარმოდგენა შეუძლებელია უბრალოდ იმის თქმით, რომ მთელი დატვირთვა პროპორციულია სიჩქარის კვადრატის.

წინააღმდეგობის კომპონენტი ყველაზე ნათლად აჩვენებს არაწრფივ ეფექტს, ხოლო ინერციის კომპონენტი უნდა დამუშავდეს შესაბამისი ჰიდროდინამიკური ფორმულირებისა და ტალღური კინემატიკის შესაბამისად.

ეს განსხვავება მნიშვნელოვანია ოფშორული სტრუქტურული ანალიზის შედეგების ინტერპრეტაციისას.

11. ტალღა-დენის ურთიერთქმედება SACS-ში: რა უნდა შეამოწმონ ინჟინრებმა?

ტალღისა და დენის ეფექტების მოდელირებისასSACS, ინჟინერმა დატვირთვის შემთხვევის სახელწოდებაზე მეტი უნდა გაიხედოს.

დატვირთვის შემთხვევა, რომელსაც ეწოდება„ტალღა + დენი“თავისთავად არ ამტკიცებს, რომ ძირითადი ფიზიკური პროცესი სწორად არის მოდელირებული.

რამდენიმე ასპექტი უნდა შემოწმდეს:

1. წყლის დონის საცნობარო მაჩვენებელი

დარწმუნდით, რომ შემდეგი თანმიმდევრულად არის განსაზღვრული:

• წყლის დონე უძრავად
• წვიმის წყლის დონე
• ტალღის სიმაღლე
• სტრუქტურული ამაღლებები
• მიმდინარე პროფილის საცნობარო სიმაღლეები

არათანმიმდევრულმა ვერტიკალურმა მითითებამ შეიძლება გამოიწვიოს დენის არასწორი შესაბამისობა.

2. მიმდინარე პროფილის გაჭიმვა

შეამოწმეთ, მიმდინარე პროფილი ასეთია თუ არა:

• გაჭიმული
• გაფართოებული
• ინტერპოლირებული
• შეცვლილია სხვა ტრანსფორმაციით

არჩეული მეთოდი უნდა შეესაბამებოდეს დიზაინის მეთოდოლოგიას.

3. ტალღის კინემატიკა

შეამოწმეთ, თუ როგორ წარმოქმნის პროგრამა ტალღა-ნაწილაკების სიჩქარეს და აჩქარებას.

დენის პროფილის ტრანსფორმაცია და ტალღურ-კინემატიკური გაჭიმვა ავტომატურად ერთსა და იმავე პროცესად არ უნდა განვიხილოთ.

4. ტალღა-დენის მიმართულება

შეამოწმეთ ტალღის გავრცელებასა და დენის მიმართულებას შორის ფარდობითი კუთხე.

არაკოლინეარული ტალღისა და დენის პირობებისთვის, ორივე მიმართულებითი კომპონენტი შეიძლება გავლენას ახდენდეს ანალიზზე.

5. წევრის ნორმალური სიჩქარე

თითოეული სტრუქტურული ელემენტისთვის გადაამოწმეთ, რომ გამოიყენება ელემენტის ორიენტაციასთან დაკავშირებული შესაბამისი ნაკადის კომპონენტი.

6. ფარდობითი სიჩქარე

თუ სტრუქტურული მოძრაობა მნიშვნელოვანია, გადაამოწმეთ, იყენებს თუ არა ჰიდროდინამიკური ფორმულირება წყლისა და ელემენტის შესაბამის ფარდობით სიჩქარეს.

7. წინააღმდეგობის და ინერციის კომპონენტები

გადახედეთ შემდეგის ცალკეულ წვლილს:

• წევის ძალა
• ინერციის ძალა
• სრული ჰიდროდინამიკური ძალა

მხოლოდ დრაივის მაგალითი არ აღიქვათ, როგორც მორისონის სრული დატვირთვის წარმომადგენელი.

12. ხილული ტალღის პერიოდი და დენის სიჩქარე არ უნდა აგვერიოს ერთმანეთში

ოფშორული ანალიზის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი საკითხია დენის სიჩქარე, რომელიც გამოიყენება შეფასებისთვის.ხილული ტალღის პერიოდი.

ამ მიზნით გამოყენებული დენი არ არის აუცილებლად იდენტური იმ დენის მნიშვნელობისა, რომელიც უკვე შეცვლილია სტრუქტურული ბლოკირების ან ადგილობრივი ეფექტების გამო.

ზემოთ განხილული API მეთოდოლოგიის თანახმად, აშკარა ტალღის პერიოდი უნდა შეფასდეს შემდეგი მეთოდის გამოყენებით:შეუფერხებელი თავისუფალი ნაკადის დენი, ვიდრე სტრუქტურული ბლოკირებით უკვე შემცირებული დენის.

არაკოლინეარული ტალღისა და დენის პირობებისთვის, ტალღის მიმართულების გასწვრივ დენის კომპონენტი მნიშვნელოვანია ტალღის პერიოდის ხილული შეფასებისთვის.

ამავდროულად, ჰიდროდინამიკური დატვირთვის გაანგარიშებაში გამოყენებულ დენის პროფილს შეიძლება დასჭირდეს შესაბამისი პროფილის ასახვა და მიმართულების დამუშავება.

ამიტომ:

ერთი ანალიზის მიზნით შეცვლილი მიმდინარე მნიშვნელობა ავტომატურად არ უნდა იქნას გამოყენებული ხელახლა გაანგარიშების ყოველი სხვა ეტაპისთვის.

13. სტრუქტურული დატვირთვის სუპერპოზიცია არ არის იგივე, რაც გარემოსდაცვითი დატვირთვის გენერირება

ოფშორული სტრუქტურული ანალიზის კრიტიკული კონცეფციაა განსხვავებადატვირთვის გენერირებადასტრუქტურული რეაქციის სუპერპოზიცია.

შესაბამისი წრფივი სტრუქტურული პირობების არსებობისას, სტრუქტურული რეაქციები შეიძლება გადაფაროს.

თუმცა, ეს არ ნიშნავს, რომ გარემოს ჰიდროდინამიკური ძალები, რომლებმაც ეს რეაქციები წარმოშვა, ყოველთვის შეიძლება დამოუკიდებლად გამოითვალოს და შემდეგ წრფივად შეკრიბოს.

მაგალითად:

ტალღის სიჩქარე + დენის სიჩქარე → ლოკალური კომბინირებული სიჩქარე → ჰიდროდინამიკური ძალა → სტრუქტურული რეაქცია

ფუნდამენტურად განსხვავდება:

ტალღის ძალა + დენის ძალა → სტრუქტურული რეაქცია

როდესაც ჰიდროდინამიკური ძალა თავად არაწრფივია სიჩქარის მიმართ.

ეს განსხვავება განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მორისონის დრეკადი დატვირთვისთვის.

14. ტალღურ-დენის დატვირთვის ანალიზის პრაქტიკული სამუშაო პროცესი

ამრიგად, პრაქტიკული საინჟინრო სამუშაო პროცესი შეიძლება შეჯამდეს შემდეგნაირად:

ნაბიჯი 1 — წყლის დონის დადგენა

განსაზღვრეთ უძრავად დალექილი ან წვიმის წყლის შესაბამისი საცნობარო დონე და დარწმუნდით, რომ ყველა სიმაღლე ერთსა და იმავე საორიენტაციო დონეს იყენებს.

ნაბიჯი 2 — ტალღის ზედაპირის განსაზღვრა

განსაზღვრეთ ტალღის მყისიერი სიმაღლე შესაფასებელ ადგილას და ფაზაში.

ნაბიჯი 3 — მიმდინარე პროფილის რუკა

განსაზღვრეთ მყისიერი დასველებული სიმაღლის შესაბამისი დენის სიჩქარე შესაბამისი დენის პროფილის ტრანსფორმაციის გამოყენებით.

ნაბიჯი 4 — ტალღის კინემატიკის განსაზღვრა

გამოთვალეთ ლოკალური ტალღით გამოწვეული სიჩქარე და აჩქარება იმავე ადგილას და ფაზაში.

ნაბიჯი 5 — ტალღისა და დენის სიჩქარეების გაერთიანება

ვექტორების შეკრება თანმიმდევრულ კოორდინატთა სისტემაში.

ნაბიჯი 6 — ფარდობითი ნაკადის განსაზღვრა

გაითვალისწინეთ წევრების ორიენტაცია და, საჭიროების შემთხვევაში, სტრუქტურული მოძრაობა.

ნაბიჯი 7 — ჰიდროდინამიკური ძალის გამოთვლა

გამოიყენეთ შესაბამისი მორისონის ან სხვა ჰიდროდინამიკური ფორმულირება.

ნაბიჯი 8 — მიმართულების კომპონენტების შემოწმება

დარწმუნდით, რომ თითოეული სტრუქტურული ელემენტისთვის გამოყენებულია სწორი ნორმალური და ტანგენციალური სიჩქარის კომპონენტები.

ნაბიჯი 9 — SACS-ის გამომავალი მონაცემების გადახედვა

შეამოწმეთ ძირითადი ვარაუდები და გამომავალი რაოდენობები, იმის ნაცვლად, რომ მხოლოდ დატვირთვის შემთხვევების სახელებზე დაეყრდნოთ.

ნაბიჯი 10 — შესაბამის სტანდარტთან შესაბამისობის შემოწმება

გადახედეთ შესაბამის API მოთხოვნებს, პროექტის სპეციფიკაციებს, პროგრამული უზრუნველყოფის დოკუმენტაციას და ანალიზის ვარაუდებს.

15. ძირითადი დასკვნები

ტალღისა და დენის დატვირთვის სწორი დამუშავება ფუნდამენტურად მნიშვნელოვანიაწყლის კინემატიკის პრობლემა, სანამ ის სტრუქტურული დატვირთვის პრობლემად გადაიქცევა.

ძირითადი პრინციპებია:

• ტალღისა და დენის სიჩქარეები უნდა შეფასდეს ერთსა და იმავე ადგილას და დროს.
• დენის პროფილების ტრანსფორმაცია შეიძლება საჭირო გახდეს, როდესაც მყისიერი თავისუფალი ზედაპირი განსხვავდება წყლის საცნობარო დონისგან.
• დენის პროფილის გაჭიმვა ცვლის სიჩქარის შერჩევის პოზიციას; ეს არ არის უბრალოდ ერთგვაროვანი სიჩქარის მამრავლი.
• ტალღისა და დენის სიჩქარეები ვექტორებად უნდა გაერთიანდეს.
• სტრუქტურული ელემენტის მიმართ ნორმალური სიჩქარის კომპონენტი მნიშვნელოვანია მორისონის წინაღობისთვის.
• სტრუქტურული მოძრაობის მნიშვნელობისას გასათვალისწინებელია წყლისა და ელემენტის შეფარდებითი სიჩქარე.
• მორისონის წინააღმდეგობა არაწრფივია, რადგან ის დამოკიდებულია U|U|-ზე.
• ტალღისა და დენის წინაღობის ცალ-ცალკე გამოთვლა და შედეგების შეკრება, როგორც წესი, არ არის ეკვივალენტური წინაღობის კომბინირებული სიჩქარიდან გამოთვლისა.
• მორისონის ინერციის ტერმინი ცალკე განხილვას საჭიროებს და არ არის წარმოდგენილი მარტივი სიჩქარის კვადრატის მაგალითით.
• აშკარა პერიოდის შეფასებისთვის გამოყენებული დენის მნიშვნელობები ავტომატურად არ უნდა აგვერიოს სხვაგან გამოყენებულ ბლოკირებულ ან სხვაგვარად შეცვლილ დენის მნიშვნელობებში.
• სტრუქტურული რეაქციის სუპერპოზიცია არ გულისხმობს, რომ გარემოს ჰიდროდინამიკური დატვირთვები ყოველთვის შეიძლება დამოუკიდებლად წარმოიქმნას და წრფივად დაემატოს.
• მხოლოდ SACS დატვირთვის შემთხვევების სახელები არ არის საკმარისი ტალღური დენის ანალიზის ფიზიკური სისწორის დასადასტურებლად.

დასკვნა

ტალღა-დენის დატვირთვის კომბინაციის მთავარი საკითხი არ არის მხოლოდ ორი ძალის დამატება.

უფრო ფუნდამენტური კითხვაა:

როგორ მოძრაობს წყალი სინამდვილეში სტრუქტურული ელემენტის გარშემო ერთსა და იმავე ადგილას და ერთსა და იმავე მომენტში?

დენის პროფილის გაჭიმვა განსაზღვრავსსადაც უნდა მივიღოთ დენის სიჩქარე.

ვექტორული კომბინაცია განსაზღვრავსროგორ ურთიერთქმედებენ ტალღისა და დენის სიჩქარეები.

მორისონის განტოლება განსაზღვრავსროგორ გარდაიქმნება შედეგად მიღებული წყლის მოძრაობა ჰიდროდინამიკურ ძალად.

ეს ეტაპები ფიზიკურად არის დაკავშირებული და, ზოგადად, მათი ჩანაცვლება შეუძლებელია გარემოსდაცვითი დატვირთვის ორი დამოუკიდებლად გამოთვლილი შედეგის დამატებით.

საიმედო საზღვაო სტრუქტურული ანალიზისთვის, ინჟინრებმა უნდა განიხილონ სრული ჯაჭვი:

წყლის დონე → დენის პროფილი → ტალღის კინემატიკა → ტალღა-დენის სიჩქარის კომბინაცია → ფარდობითი ელემენტის სიჩქარე → ჰიდროდინამიკური ძალა → სტრუქტურული რეაქცია

ეს მიდგომა უფრო ფიზიკურად თანმიმდევრულ საფუძველს იძლევა ტალღური და დენის კომბინირებული დატვირთვის ქვეშ მყოფი სანაპირო მილაკოვანი სტრუქტურების ანალიზისთვის.

ხშირად დასმული კითხვები

შეიძლება თუ არა ტალღური და დენის დატვირთვების უბრალოდ შეკრება?

არა ყველა შემთხვევაში. მორისონის წინააღმდეგობის დატვირთვის შემთხვევაში, ჰიდროდინამიკური წინააღმდეგობის გამოთვლამდე, როგორც წესი, უნდა გაერთიანდეს ტალღისა და დენის სიჩქარეები, რადგან წინააღმდეგობის ძალა არაწრფივად არის დამოკიდებული სიჩქარეზე.

რას ნიშნავს მიმდინარე პროფილის გაჭიმვა?

დენის პროფილის გაჭიმვა არის მეთოდი, რომლის საშუალებითაც საწყისი დენის სიჩქარის პროფილი მყისიერად დასველებულ წყლის სვეტზეა მიმაგრებული, როდესაც თავისუფალი ზედაპირის სიმაღლე ტალღების გამო იცვლება.

დენის გაჭიმვა სიჩქარის მასშტაბურ კოეფიციენტზე გამრავლებას ნიშნავს?

არა. ზოგადად, გაჭიმვა ცვლის სიმაღლეს, რომელზეც დენის სიჩქარე მიიღება საწყისი პროფილიდან. ეს არ უნდა იქნას განმარტებული, როგორც ყველა სიჩქარის გამრავლება საერთო კოეფიციენტზე.

რა განსხვავებაა ტალღის კინემატიკასა და დენის პროფილის გაჭიმვას შორის?

ტალღის კინემატიკა აღწერს ტალღის მოძრაობასთან დაკავშირებულ სიჩქარესა და აჩქარებას. დენის პროფილის გაჭიმვა ცვლის იმას, თუ როგორ არის წარმოდგენილი განსაზღვრული დენის პროფილი მყისიერ წყლის სვეტში. ისინი დაკავშირებულია სხვადასხვა ფიზიკურ პროცესებთან.

რატომ იცვლება მორისონის წინააღმდეგობის ძალა მნიშვნელოვნად ტალღისა და დენის შერწყმისას?

რადგან წინააღმდეგობის წევრი დამოკიდებულია U|U|-ის მეშვეობით ხელმოწერილ ფარდობით სიჩქარეზე. ამიტომ, კომბინირებულ სიჩქარეს შეუძლია წარმოქმნას ჯვარედინი წევრები, რომლებიც არ არსებობს, როდესაც ტალღისა და დენის წინააღმდეგობის ძალები დამოუკიდებლად გამოითვლება.

ტალღისა და დენის მიმართულებას მნიშვნელობა აქვს?

დიახ. ტალღისა და დენის სიჩქარეები ვექტორებად უნდა განვიხილოთ. მათი ფარდობითი მიმართულება გავლენას ახდენს შედეგად მიღებულ სიჩქარეზე და შესაბამისად, ჰიდროდინამიკურ ძალაზე.

უნდა იქნას გამოყენებული თუ არა წყლის მთლიანი სიჩქარე თითოეული სტრუქტურული ელემენტისთვის?

არა აუცილებლად. თხელი მილისებრი ელემენტებისთვის, ელემენტის მიმართ ნორმალური სიჩქარის კომპონენტი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია განივი წინაღობისთვის. ამიტომ, ელემენტის ორიენტაცია უნდა იქნას გათვალისწინებული.

შეუძლია თუ არა SACS-ს ავტომატურად გაუმკლავდეს ტალღისა და დენის ურთიერთქმედებას?

ზუსტი დამუშავება დამოკიდებულია SACS-ის ვერსიაზე, ანალიზის პარამეტრებზე, შეყვანის განმარტებებსა და შერჩეულ მეთოდოლოგიაზე. ინჟინრებმა უნდა გადაამოწმონ შესაბამისი პროგრამული უზრუნველყოფის დოკუმენტაცია და გამომავალი მონაცემები და არ დაეყრდნონ მხოლოდ დატვირთვის შემთხვევის სახელწოდებას.

ტალღა-დენის დატვირთვის კომბინაცია იგივეა, რაც სტრუქტურული დატვირთვის სუპერპოზიცია?

არა. სტრუქტურული რეაქცია შეიძლება სუპერპოზიციური იყოს შესაბამისი წრფივი დაშვებების მიხედვით, მაგრამ ჰიდროდინამიკური ძალის გენერირება შეიძლება იყოს არაწრფივი. ამიტომ, გარემოსდაცვითი დატვირთვის გენერაცია და სტრუქტურული რეაქციის სუპერპოზიცია უნდა განიხილებოდეს, როგორც ცალკეული ცნებები.