深水绷紧式系泊系统非线性循环动力特性及响应

新型深水绷紧式系泊系统以合成纤维材料系缆作为主体系缆，在循环载荷作用下纤维系缆具有特殊的动刚度特性、绷紧-松弛特性以及疲劳破坏特性，它们与系泊系统的性能响应及安全性直接相关，是深水绷紧式系泊系统有别于传统悬链式系泊系统的三个具有特殊意义的研究专题，深入认识和把握这些特性对于绷紧式系泊系统在深海工程的应用具有重要意义。基于对绷紧式系泊系统关键特性的洞察和认识，通过机理探究、理论发展和实验研究，拟对动刚度分析理论及计算模型、绷紧-松弛特性形成机理、分析技术及影响效应、以及纤维系缆疲劳破坏分析理论及计算模型这三项内容开展研究。在纤维缆绳的复杂力学特性、系泊系统响应分析以及疲劳分析模型等方面取得的基础性研究成果，不仅有助于推动海洋工程科学的发展，也对我国新型深水系泊技术的自主研发具有深远意义。

新型深水绷紧式系泊系统以合成纤维缆绳作为主体系缆，在复杂的载荷条件下其力学特性具有明显的时间相关特性，如在定常载荷作用下的蠕变行为和在循环载荷作用下的动刚度演变及疲劳破坏特性，这些问题均与系泊系统的性能响应及安全性直接相关，是深水绷紧式系泊系统有别于传统悬链式系泊系统的具有特殊意义的研究专题，深入认识和把握复杂载荷条件下合成纤维系缆的力学行为，对于绷紧式系泊系统在深海工程的应用具有重要意义。以聚酯（Polyester）、芳纶（Aramid）和高强聚乙烯（HMPE）缆绳为研究对象，结合理论和实验研究，对合成纤维缆绳的蠕变和蠕变-破断行为、动刚度演变特性以及疲劳破坏特性开展了深入研究。提出了可以综合考虑缆绳损伤度、平均张力、应变幅值和循环载荷周次影响的动刚度经验公式；提出了用于计算高强聚乙烯缆绳蠕变寿命的经验公式，以及考虑平均张力和张力幅值影响的疲劳寿命计算公式；在热力学框架下，建立了粘弹性、粘塑性以及损伤相耦合的本构模型，以用于描述合成纤维缆绳时间和应力相关的复杂特性。这些基础性研究成果大多已在国际著名期刊发表，代表着国际上相关研究方向的先进水平，不仅有助于推动海洋工程科学的发展，也对我国新型深水系泊技术的自主研发具有深远意义。