随着我国深水国家战略的实施,海域油气勘探与开发需求日趋增加,开展深海浮式采油平台有关技术的深入研究成为实现深海石油开采的关键问题,其中深海平台的结构特性研究及其动力学分析逐渐成为国内外学者的研究焦点。考虑到我国复杂的南海环境及深海油气田开发的需要,Spar平台以其优越的运动特性及经济适用性被海洋工程界广泛认可。本文针对经典Spar平台的内共振现象,提供了一种基于等效模拟电路的研究方法,用于分析垂荡-纵摇运动的动态响应。本文主要工作如下:首先,建立Spar平台的动力学模型。基于刚体动力学理论,简化Spar平台结构,构建垂荡-纵摇运动方程,通过归一化方法处理得到包含阻尼项的Mathieu方程。采用解析方法与数值方法预测Spar平台的参数纵摇现象,分析Spar平台运动特性与结构参数的关系。其次,提出Spar平台动力学方程的等效模拟电路研究方法。基于垂荡-纵摇运动方程,采用以运算放大器和乘法器为构件的模拟电路建立Spar平台运动方程等效电路模型,并得到电路微分方程,经归一化处理后其形式与Spar平台的Mathieu方程一致,验证该等效电路模型对Spar平台动力学方程研究的有效性。同时,基于Spar平台的实际算例,对其纵摇运动响应进行仿真,并与数值方法进行对比分析,进一步验证了该方法的可行性。接着,研究结构尺寸对Spar平台固有参数的影响。通过选择输入、输出参数,构建基于随机采样的不确定度分析模型,采用随机收敛方法分析输入、输出参数的收敛态,确定样本个数。根据输入、输出参数之间的确定关系,研究结构尺寸对固有参数的影响并比较,得到其中的关键因素。根据评估结果,将得到的关键结构参数对应到电路系统中,进而约束电路参数,使基于等效模拟电路方法的数值验证结果更加可靠,确保计算与实测的一致性。最后,分析Spar平台的参数纵摇特性。根据Spar平台动力学系统与电路系统的等效模型,搭建硬件电路测试环境,针对Spar平台稳定性的影响因素进行多参数在线等效电路方法分析,得到平台纵摇运动特性曲线。应用电路系统的实验方法分析动力学系统的稳定性,结合阈值条件给出Spar平台纵摇运动的稳定区间,并预测平台的稳定性。