海洋工程流體力學(xué)及結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)

書名 海洋工程流體力學(xué)及結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)

責(zé)任者 黃祥鹿, 陸鑫森

主要責(zé)任關(guān)系 編

主題/關(guān)鍵詞 海洋工程

出版社 上海交通大學(xué)出版社

出版地 上海

出版日期 1992-1

標(biāo)識 ISBN7-313-00989-5

標(biāo)識類型 ISBN

版次 1

中圖法分類號 P75

ISBN號 7-313-00989-5

第一章 緒論 ----------------7

§1-1 海洋工程的基本情況及本課程的任務(wù) ----------------7

§1-2 海洋工程結(jié)構(gòu)的型式分類 ----------------9

§1-3 離岸工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法 ----------------11

第二章 波浪理論 ----------------14

§2-1 波浪的流體動力基本方程及其邊界條件 ----------------14

§2-2 線性波理論(Airy波理論) ----------------15

§2-3 波浪的能量及能量傳播速度 ----------------18

§2-4 有限振幅波理論(Stokes波理論) ----------------19

§2-5 橢圓余弦波理論(Cnoidal波理論) ----------------23

§2-6 流函數(shù)理論 ----------------30

§2-7 波浪與流聯(lián)合的情況 ----------------32

§2-8 實際海洋波浪的隨機特征 ----------------33

§2-9 波能譜密度函數(shù) ----------------35

§2-10 波浪的統(tǒng)計特征及其與波能譜密度函數(shù)間的關(guān)系 ----------------36

§2-11 波譜資料 ----------------39

第三章 小直徑管柱的流體動力計算 ----------------43

§3-1 概述 ----------------43

§3-2 直立樁柱的波浪力計算 ----------------45

§3-3 流體動力系數(shù)的討論 ----------------48

§3-4 Morrison公式中的系數(shù)的試驗測定 ----------------56

§3-5 各種因素對Morrisoa公式計算水平力的影響 ----------------58

§3-6 傾斜樁柱的流體動力計算 ----------------60

§3-7 隨機波作用下的波浪力計算 ----------------62

第四章 大物休結(jié)構(gòu)的波浪載荷 ----------------68

§4-1 線性反射問題 ----------------69

§4-2 直立圓柱 ----------------71

§4-3 任意形狀大物體的波浪力計算 ----------------75

§4-4 其它的簡化計算法 ----------------81

第五章 浮動結(jié)構(gòu)的流休動力載荷及運動 ----------------84

§5-1 浮動平臺的運動概述 ----------------85

§5-2 浮式結(jié)構(gòu)運動的線性理論 ----------------87

§5-3 切片理論 ----------------94

§5-4 半潛平合的運動計算 ----------------97

§5-5 在不規(guī)則隨機波浪上的運動計算 ----------------105

第六章 海洋工程結(jié)構(gòu)的系泊及定位 ----------------108

§6-1 海洋結(jié)構(gòu)物在波浪上的漂移力及其運動 ----------------109

§6-2 慢漂運動的阻尼問題 ----------------114

§6-3 系泊系統(tǒng)的流體動力問題 ----------------116

§6-4 單點系泊系統(tǒng)的平衡位置的穩(wěn)定性 ----------------123

第七章 風(fēng)載荷 ----------------130

§7-1 風(fēng)速的分布 ----------------130

§7-2 風(fēng)載計算 ----------------136

第八章 地基分析 ----------------141

§8-1 地基土的力學(xué)性質(zhì) ----------------141

§8-2 樁基分析 ----------------147

§8-3 重力式平臺的基礎(chǔ)分析 ----------------153

第九章 渦激振動 ----------------159

§9-1 流對結(jié)構(gòu)動力分析的影響 ----------------159

§9-2 流的速度及其對波譜的影響 ----------------159

§9-3 旋渦引起的振動 ----------------161

第十章 離岸給構(gòu)的動力晌應(yīng) ----------------177

§10-1 結(jié)構(gòu)的模型化 ----------------177

§10-2 數(shù)學(xué)模型 ----------------179

§10-3 確定性方法 ----------------191

§10-4 隨機分析方法 ----------------194

§10-5 結(jié)構(gòu)響應(yīng)的統(tǒng)計評估 ----------------197

§10-6 疲勞分析 ----------------2002100433B

本書為中國船舶工業(yè)總公司船舶工程教材之一。本書共分十章，包括：波浪理論，小直徑管柱結(jié)構(gòu)的波浪載荷，大物體結(jié)構(gòu)的波浪載荷，浮動結(jié)構(gòu)的動力載荷及運動，海洋工程結(jié)構(gòu)的系泊及定位，風(fēng)載荷，地基分析，渦激振動，海洋結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)等。 本書以流體與結(jié)構(gòu)的相互耦合作用為重點，以典型海洋工程結(jié)構(gòu)物為背景，系統(tǒng)地闡述了分析流體載荷與結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的基本理論和方法；本書內(nèi)容新穎，取材廣泛，著重工程實用，理論聯(lián)系實際。 本書可作為高等院校海洋工程及有關(guān)專業(yè)研究生和本科生的教材或教學(xué)參考書，也可作為工程設(shè)計人員參考書。

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(xué)科——海洋工程結(jié)構(gòu)動力學(xué)。該學(xué)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(xué)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(xué)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(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(fēng)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2100433B

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(fēng)、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(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。

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。

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(xué)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(xué)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(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動

9.1　海流和風(fēng)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(fēng)的描述與風(fēng)載荷

9.6　湍流風(fēng)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(dǎo)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

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