海洋工程結(jié)構(gòu)動力學

前言

隨著海洋開發(fā)與海洋空間利用工程的進展，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、動力響應(yīng)特性及動力響應(yīng)分析方法研究的不斷深入，形成了一門嶄新的學科——海洋工程結(jié)構(gòu)動力學。該學科為海洋工程結(jié)構(gòu)物的設(shè)計開發(fā)、建造、安裝及運行管理，提供堅實的理論基礎(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)及儲運。這些結(jié)構(gòu)物包括固定式平臺、移動式鉆井平臺、海底管道、油氣浮式生產(chǎn)系統(tǒng)及近幾年發(fā)展起來的深海平臺等。近幾年來，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別。本書凝練出海洋工程結(jié)構(gòu)中具有普遍意義的動力學問題，進行深入闡述。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，重點討論波浪載荷計算方法；第3章結(jié)合海洋工程結(jié)構(gòu)，介紹單自由度系統(tǒng)動力學的基本理論與方法；第4章討論隨機振動的基本理論、隨機波浪載荷計算、單自由度線性結(jié)構(gòu)隨機振動的響應(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、單點系泊系統(tǒng)等，介紹單自由度非線性系統(tǒng)振動分析方法，討論海洋工程結(jié)構(gòu)的運動突變及異頻振動等；第6章結(jié)合海洋多點系泊船舶、固定平臺及牽索塔平臺，討論多自由度系統(tǒng)的模型建立及動力學理論與方法等；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、組合共振等問題，同時介紹了多自由度系統(tǒng)隨機激勵振動響應(yīng)分析方法；第8章介紹動力問題有限單元法以及振動方程求解的若干數(shù)值方法等；第9章介紹海流和風致渦激振動的機理、渦激升力及渦激響應(yīng)分析方法，討論了非對稱截面的超馳振動問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，固有振動頻率及強迫振動響應(yīng)分析方法，介紹梁的參激動力穩(wěn)定性及隨機波激起的梁式結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)特性等；第11章計算固定平臺時域振動及隨機振動響應(yīng)，分析深海平臺張力腿波流作用下的非線性參激振動等；第12章介紹浮體在波浪中運動的分析理論，鉸接塔平臺、單點系泊和錨泊系統(tǒng)的分析方法以及spar平臺垂蕩．縱搖耦合運動問題。

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)動力分析的理論與方法，包括線性振動、非線性振動、隨機振動的基本理論和方法以及風、浪、流等對海洋結(jié)構(gòu)的作用機理、確定性載荷和隨機波浪載荷計算理論，同時結(jié)合海洋固定平臺、鉸接塔平臺、單點系泊與錨泊系統(tǒng)及浮式結(jié)構(gòu)等，介紹海洋結(jié)構(gòu)波浪作用下動力響應(yīng)分析的理論與方法。對于深海平臺動力分析問題作了簡單介紹對海洋工程結(jié)構(gòu)非線性振動響應(yīng)特點和分析方法進行了深入介紹。    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)系實際，以大量海洋工程結(jié)構(gòu)實例分析貫穿全書。    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本科生教材，也可供水利工程、土木工程、機械工程、力學類等專業(yè)學生學習之用，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  海洋平臺構(gòu)造及有關(guān)動力學問題  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  3.1  結(jié)構(gòu)體系的單自由度模型  3.2  建立動力學方程的方法  3.3  單自由度系統(tǒng)自由振動分析  3.4  強迫動力響應(yīng)  3.5  結(jié)構(gòu)振動的響應(yīng)函數(shù)第4章  單自由度線性結(jié)構(gòu)的隨機響應(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)計描述  4.6  偽隨機波的形成  4.7  結(jié)構(gòu)響應(yīng)的統(tǒng)計分析  4.8  結(jié)構(gòu)隨機響應(yīng)的解析方法第5章  單自由度結(jié)構(gòu)的非線性振動  5.1  海洋工程中的非線性振動實例  5.2  結(jié)構(gòu)體系非線性振動的特點  5.3  求解非線性振動方程的小參數(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)的異頻振動分析  5.7  單自由度分段剛度系統(tǒng)的振動分析第6章  多自由度線性結(jié)構(gòu)振動  6.1  一般海洋結(jié)構(gòu)的多自由度振動  6.2  振動方程的建立  6.3  系統(tǒng)無阻尼自由振動  6.4  多自由度系統(tǒng)阻尼的處理  6.5  無阻尼系統(tǒng)強迫振動響應(yīng)計算方法  6.6  模態(tài)疊加法計算有阻尼強迫振動響應(yīng)第7章  多自由度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的非線性與隨機振動分析  7.1  多自由度系統(tǒng)非線性振動分析  7.2  多自由度系統(tǒng)參數(shù)激勵振動響應(yīng)分析  7.3  多自由度系統(tǒng)隨機激勵下的動力響應(yīng)第8章  大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動分析方法  8.1  動力問題的有限單元法  8.2  里茨法及子空間迭代法  8.3  結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)計算的數(shù)值方法第9章  海流和風引起的結(jié)構(gòu)振動  9.1  海流和風對結(jié)構(gòu)振動的影響  9.2  旋渦泄放現(xiàn)象與渦激振動  9.3  確定性渦激振動響應(yīng)分析  9.4  渦激振動的統(tǒng)計響應(yīng)分析——升力相關(guān)模型  9.5  海風的描述與風載荷  9.6  湍流風引起的結(jié)構(gòu)振動  9.7  非圓截面結(jié)構(gòu)的跳躍振動  9.8  減小渦激振動的工程措施第10章  海洋連續(xù)結(jié)構(gòu)體系振動  10.1  梁和纜索振動方程與固有振動分析  10.2  纜索的動力響應(yīng)分析  10.3  梁的振動響應(yīng)分析第11章  振動理論在平臺動力分析中的應(yīng)用  11.1  固定式平臺的時域振動響應(yīng)  11.2  地震激勵下平臺的振動響應(yīng)  11.3  隨機波激勵下平臺振動響應(yīng)的統(tǒng)計分析  11.4  導管架平臺動力響應(yīng)的統(tǒng)計分析  11.5  深海平臺張力腿波流聯(lián)合作用振動分析第12章  浮式結(jié)構(gòu)的運動分析  12.1  浮式結(jié)構(gòu)的運動描述  12.2  鉸接塔平臺的運動分析  12.3  鉸接塔-油輪運動分析  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乎臺垂蕩-縱搖耦合運動分析參考文獻

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、動力響應(yīng)特性及其在動力載荷作用下動力響應(yīng)分析理論，形成了一門嶄新的學科，即海洋工程結(jié)構(gòu)動力學。該學科的根本目的在于為海洋工程結(jié)構(gòu)物地設(shè)計開發(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)動力學》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本科生教材，也可供水利工程、土木工程、機械工程、力學類等專業(yè)學生學習之用，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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