شبيه‌سازي مدل محاسباتي ساده‌شده سازه جكتي با تير طره‌اي تيموشنكو و تأييد آزمايشگاهي

Simulation of Simplified Computational Model of Jacket Structure with Timoshenko Cantilever Beam and Experimental Signature

امروزه بسياري از مدل‌هاي پيچيده، به‌طور معمول مدل‌هاي اجزاي محدود‌، در تحليل سازه سكوهاي جكتي استفاده شده‌اند. با اين حال، اين مدل‌هاي فراگير و جامع به راحتي در عرف مهندسي (يعني در عمل) به‌خصوص در مرحله طراحي اوليه به‌راحتي مورد قبول واقع نمي‌شوند. از آنجا كه تحليل ديناميكي سكوهاي جكتي بسيار پيچيده است، ايجاد يك روش محاسباتي ساده براي ارزيابي عملكرد ديناميكي چنين سازه‌هايي بسيار سودمند خواهد بود. در اين كار از يك مدل ساده اصلاح شده براي محاسبه پاسخ­هاي ديناميكي سكوهاي جكتي استفاده شده است. در اين راستا، براي غلبه بر مشكل عدم اطمينان در مدل­‌سازي، از ساده‌سازي مدل مبتني بر داده‌­هاي مودال ارتعاشي و معادله تير تيموشنكو استفاده شده است. با توجه به روش برازش منحني روي مجموعه توابع پاسخ فركانسي براي استخراج پارامترهاي مودال، از مفهوم چگالي طيف توان نيز براي تأييد مدل محاسباتي پيشنهادي استفاده شده است. در اين راستا، ابتدا رفتار مدل فيزيكي در حوزه فركانس ارائه و سپس با نتايج طيفي اخذ شده از مدل ساده شده براساس تير تيموشنكو مقايسه شده است. چون تست مودال مدل فيزيكي تحت نيروي نويز سفيد انجام گرفته است، لذا پاسخ­‌هاي ديناميكي مدل ساده شده نيز تحت نيروي نويز سفيد با نرم‌افزار متلب استخراج شده است. در اين مقاله، يك مدل رياضي كاربردي توليد شده است، و نشان داده شده است كه مدل ساده اصلاح شده مي­تواند ويژگي‌­هاي واقعي سازه‌­اي را منعكس كند.

Today many complex models, typically finite element models, have been employed in the analysis of jacket offshore structures. However, these comprehensive models are not readily adopted in engineering practice, especially during the preliminary design stage. As the dynamic analysis of jacket platforms is very complicated, it will be very advantageous to make a simplified computational method to assess dynamic performance of such structures. In this work a refined simplified model has been utilized to calculate dynamic responses of jacket platforms. In this regard, the model simplification based on the vibration modal data and Timoshenko’s beam equation has been employed to overcome the uncertainty problem in modeling. According to the curve fitting method on the set of frequency response functions to derive modal parameters, the concept of power spectrum density has been also used to confirm the proposed computational model.In this regard, first the behavior of the physical model in the frequency domainhas been presented and compared with the spectral results obtained from the simplified model based on Timoshenko beam. Because the modal test of the physical model was performed under the force of white noise, the dynamic responses of the simplified model were also extracted under the force of white noise using MATLAB software. In this paper, an applied mathematical model has been produced, and it has been demonstrated that the refined simplified model can reflect the real structural features.