海洋工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)

前言

隨著海洋開發(fā)與海洋空間利用工程的進(jìn)展，出現(xiàn)了多種形式的海洋結(jié)構(gòu)物。目前，基于海洋工程結(jié)構(gòu)的環(huán)境載荷、動(dòng)力響應(yīng)特性及動(dòng)力響應(yīng)分析方法研究的不斷深入，形成了一門嶄新的學(xué)科——海洋工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)。該學(xué)科為海洋工程結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)開發(fā)、建造、安裝及運(yùn)行管理，提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)與分析方法。海洋工程結(jié)構(gòu)物的基本用途包括海洋開發(fā)和海洋利用。目前，海洋結(jié)構(gòu)物的大部分用于海洋油氣的勘探、開發(fā)、生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)。這些結(jié)構(gòu)物包括固定式平臺(tái)、移動(dòng)式鉆井平臺(tái)、海底管道、油氣浮式生產(chǎn)系統(tǒng)及近幾年發(fā)展起來(lái)的深海平臺(tái)等。近幾年來(lái)，海洋開發(fā)和利用工程發(fā)展迅猛，新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)日新月異，其用途、結(jié)構(gòu)形式及工作原理千差萬(wàn)別。本書凝練出海洋工程結(jié)構(gòu)中具有普遍意義的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，進(jìn)行深入闡述。全書共分12章。第1章回顧海洋工程結(jié)構(gòu)的進(jìn)展并總結(jié)海洋結(jié)構(gòu)特征，提出海洋工程所面臨的重大理論和技術(shù)課題；第2章討論海洋環(huán)境，重點(diǎn)討論波浪載荷計(jì)算方法；第3章結(jié)合海洋工程結(jié)構(gòu)，介紹單自由度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本理論與方法；第4章討論隨機(jī)振動(dòng)的基本理論、隨機(jī)波浪載荷計(jì)算、單自由度線性結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)的響應(yīng)特性等；第5章結(jié)合海洋工程中的系泊結(jié)構(gòu)、鉸接塔平臺(tái)、單點(diǎn)系泊系統(tǒng)等，介紹單自由度非線性系統(tǒng)振動(dòng)分析方法，討論海洋工程結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)突變及異頻振動(dòng)等；第6章結(jié)合海洋多點(diǎn)系泊船舶、固定平臺(tái)及牽索塔平臺(tái)，討論多自由度系統(tǒng)的模型建立及動(dòng)力學(xué)理論與方法等；第7章介紹多自由度非線性系統(tǒng)分析方法及動(dòng)力特性，討論非線性多自由度系統(tǒng)的內(nèi)共振、參數(shù)激勵(lì)、組合共振等問(wèn)題，同時(shí)介紹了多自由度系統(tǒng)隨機(jī)激勵(lì)振動(dòng)響應(yīng)分析方法；第8章介紹動(dòng)力問(wèn)題有限單元法以及振動(dòng)方程求解的若干數(shù)值方法等；第9章介紹海流和風(fēng)致渦激振動(dòng)的機(jī)理、渦激升力及渦激響應(yīng)分析方法，討論了非對(duì)稱截面的超馳振動(dòng)問(wèn)題及消除渦激的工程措施；第10章討論梁式結(jié)構(gòu)和纜索結(jié)構(gòu)建模，固有振動(dòng)頻率及強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)分析方法，介紹梁的參激動(dòng)力穩(wěn)定性及隨機(jī)波激起的梁式結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)特性等；第11章計(jì)算固定平臺(tái)時(shí)域振動(dòng)及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)，分析深海平臺(tái)張力腿波流作用下的非線性參激振動(dòng)等；第12章介紹浮體在波浪中運(yùn)動(dòng)的分析理論，鉸接塔平臺(tái)、單點(diǎn)系泊和錨泊系統(tǒng)的分析方法以及spar平臺(tái)垂蕩．縱搖耦合運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。

內(nèi)容概要

本書結(jié)合海洋工程環(huán)境及結(jié)構(gòu)特征，介紹海洋工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的理論與方法，包括線性振動(dòng)、非線性振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)的基本理論和方法以及風(fēng)、浪、流等對(duì)海洋結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理、確定性載荷和隨機(jī)波浪載荷計(jì)算理論，同時(shí)結(jié)合海洋固定平臺(tái)、鉸接塔平臺(tái)、單點(diǎn)系泊與錨泊系統(tǒng)及浮式結(jié)構(gòu)等，介紹海洋結(jié)構(gòu)波浪作用下動(dòng)力響應(yīng)分析的理論與方法。對(duì)于深海平臺(tái)動(dòng)力分析問(wèn)題作了簡(jiǎn)單介紹對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)響應(yīng)特點(diǎn)和分析方法進(jìn)行了深入介紹。    本書特色是緊密結(jié)合海洋工程技術(shù)發(fā)展需要，力求理論聯(lián)系實(shí)際，以大量海洋工程結(jié)構(gòu)實(shí)例分析貫穿全書。    本書可作為船舶與海洋工程、港口海岸及近海工程類研究生及高年級(jí)本科生教材，也可供水利工程、土木工程、機(jī)械工程、力學(xué)類等專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)之用，還可供相關(guān)領(lǐng)域研究人員和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  海洋工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展  1.2  海洋平臺(tái)構(gòu)造及有關(guān)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題  1.3  海洋系泊結(jié)構(gòu)  1.4  海洋管道  1.5  海洋工程結(jié)構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)性問(wèn)題第2章  海洋工程結(jié)構(gòu)的確定性載荷  2.1  海洋工程結(jié)構(gòu)環(huán)境載荷綜述  2.2  海浪的確定性描述  2.3  海洋結(jié)構(gòu)物的波浪載荷第3章  單自由度線性結(jié)構(gòu)振動(dòng)  3.1  結(jié)構(gòu)體系的單自由度模型  3.2  建立動(dòng)力學(xué)方程的方法  3.3  單自由度系統(tǒng)自由振動(dòng)分析  3.4  強(qiáng)迫動(dòng)力響應(yīng)  3.5  結(jié)構(gòu)振動(dòng)的響應(yīng)函數(shù)第4章  單自由度線性結(jié)構(gòu)的隨機(jī)響應(yīng)  4.1  平穩(wěn)各態(tài)歷程假定  4.2  均值與概率  4.3  自相關(guān)函數(shù)與譜密度  4.4  互相關(guān)函數(shù)與互譜密度  4.5  海浪的統(tǒng)計(jì)描述  4.6  偽隨機(jī)波的形成  4.7  結(jié)構(gòu)響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析  4.8  結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)的解析方法第5章  單自由度結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)  5.1  海洋工程中的非線性振動(dòng)實(shí)例  5.2  結(jié)構(gòu)體系非線性振動(dòng)的特點(diǎn)  5.3  求解非線性振動(dòng)方程的小參數(shù)法  5.4  求近似解的平均法  5.5  求近似解的多尺度法  5.6  單自由度系統(tǒng)的異頻振動(dòng)分析  5.7  單自由度分段剛度系統(tǒng)的振動(dòng)分析第6章  多自由度線性結(jié)構(gòu)振動(dòng)  6.1  一般海洋結(jié)構(gòu)的多自由度振動(dòng)  6.2  振動(dòng)方程的建立  6.3  系統(tǒng)無(wú)阻尼自由振動(dòng)  6.4  多自由度系統(tǒng)阻尼的處理  6.5  無(wú)阻尼系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算方法  6.6  模態(tài)疊加法計(jì)算有阻尼強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)第7章  多自由度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的非線性與隨機(jī)振動(dòng)分析  7.1  多自由度系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析  7.2  多自由度系統(tǒng)參數(shù)激勵(lì)振動(dòng)響應(yīng)分析  7.3  多自由度系統(tǒng)隨機(jī)激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)第8章  大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)分析方法  8.1  動(dòng)力問(wèn)題的有限單元法  8.2  里茨法及子空間迭代法  8.3  結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算的數(shù)值方法第9章  海流和風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)  9.1  海流和風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響  9.2  旋渦泄放現(xiàn)象與渦激振動(dòng)  9.3  確定性渦激振動(dòng)響應(yīng)分析  9.4  渦激振動(dòng)的統(tǒng)計(jì)響應(yīng)分析——升力相關(guān)模型  9.5  海風(fēng)的描述與風(fēng)載荷  9.6  湍流風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)  9.7  非圓截面結(jié)構(gòu)的跳躍振動(dòng)  9.8  減小渦激振動(dòng)的工程措施第10章  海洋連續(xù)結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)  10.1  梁和纜索振動(dòng)方程與固有振動(dòng)分析  10.2  纜索的動(dòng)力響應(yīng)分析  10.3  梁的振動(dòng)響應(yīng)分析第11章  振動(dòng)理論在平臺(tái)動(dòng)力分析中的應(yīng)用  11.1  固定式平臺(tái)的時(shí)域振動(dòng)響應(yīng)  11.2  地震激勵(lì)下平臺(tái)的振動(dòng)響應(yīng)  11.3  隨機(jī)波激勵(lì)下平臺(tái)振動(dòng)響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析  11.4  導(dǎo)管架平臺(tái)動(dòng)力響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析  11.5  深海平臺(tái)張力腿波流聯(lián)合作用振動(dòng)分析第12章  浮式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析  12.1  浮式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)描述  12.2  鉸接塔平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分析  12.3  鉸接塔-油輪運(yùn)動(dòng)分析  12.4  錨泊系統(tǒng)分析  12.5  二階波浪力和低頻波浪阻尼  12.6  Spar乎臺(tái)垂蕩-縱搖耦合運(yùn)動(dòng)分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 緒論隨著海洋開發(fā)與海洋空間利用工程的進(jìn)展，出現(xiàn)了多種形式的海洋結(jié)構(gòu)物。這些海洋結(jié)構(gòu)物的環(huán)境載荷、動(dòng)力響應(yīng)特性及其在動(dòng)力載荷作用下動(dòng)力響應(yīng)分析理論，形成了一門嶄新的學(xué)科，即海洋工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)。該學(xué)科的根本目的在于為海洋工程結(jié)構(gòu)物地設(shè)計(jì)開發(fā)、建造與安裝，提供系統(tǒng)的理論分析基礎(chǔ)。

編輯推薦

《海洋工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》可作為船舶與海洋工程、港口海岸及近海工程類研究生及高年級(jí)本科生教材，也可供水利工程、土木工程、機(jī)械工程、力學(xué)類等專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)之用，還可供相關(guān)領(lǐng)域研究人員和工程技術(shù)人員參考。

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