海洋結(jié)構(gòu)工程

第一部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

第1章 概述

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計準則

1.2 強度和疲勞分析

1.3 結(jié)構(gòu)可靠性應用

1.4 風險評估

1.5 本書的布局

1.6 怎樣使用本書

參考文獻

第2章 船舶設(shè)計中波浪載荷和分類

2.1 概述

2.2 波浪和波浪統(tǒng)計

2.3 隨機波浪中的船舶響應

2.4 船舶設(shè)計規(guī)范

參考文獻

第3章 海洋結(jié)構(gòu)物載荷和動態(tài)響應

3.1 概述

3.2 環(huán)境影響

3.3 環(huán)境載荷和漂浮動力學分析

3.4 結(jié)構(gòu)響應分析

3.5 極限分析

3.6 小結(jié)

3.7 附錄A：彈性梁的振動

參考文獻

第4章 根據(jù)規(guī)范確定船體尺寸

4.1 概述

4.2 船舶穩(wěn)定和強度的基本概念

4.3 縱向強度的初始船材尺寸標準

4.4 橫向強度的初始船材尺寸標準

4.5 局部強度的初始船材尺寸標準

參考文獻

第5章 船體設(shè)計分析

5.1 概述

5.2 載荷設(shè)計

5.3 有限元法強度分析

參考文獻

第6章 海洋結(jié)構(gòu)分析

6.1 引言

6.2 項目規(guī)劃

6.3 有限元分析的使用

6.4 設(shè)計載荷與載荷校驗

6.5 結(jié)構(gòu)模型

參考文獻

第7章 海洋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計

7.1 引言

7.2 極限狀態(tài)設(shè)計

7.3 疲勞極限狀態(tài)設(shè)計

參考文獻

第二部分 極限強度

第8章 柱和梁-柱的屈曲/失穩(wěn)

8.1 圓柱的屈曲和極限強度

8.2 梁-柱的屈曲和極限強度

8.3 梁-柱的塑性設(shè)計

8.4 實例

參考文獻

第9章 圓管的屈曲和局部屈曲

9.1 引言

9.2 實驗

9.3 理論分析

9.4 計算結(jié)果

9.5 結(jié)論

9.6 例子

參考文獻

第10章 板和加筋板的極限強度

10.1 引言

10.2 復合載荷

10.3 板的屈曲強度

10.4 非加筋板的極限強度

10.5 加筋板的極限強度

10.6 加筋板的總屈曲(包括所有板格屈曲)

參考文獻

……

第11章 圓柱殼的極限強度

第12章 非線性有限元分析理論

第13章 船體極限強度分析

第14章 撞擊載荷下的海洋結(jié)構(gòu)物

第15章 地震載荷作用下的海洋結(jié)構(gòu)

第三部分 疲勞斷裂

第16章 疲勞和斷裂機理

第17章 疲勞性能

第18章 疲勞載荷和應力

第19章 簡化疲勞評估

第20章 疲勞譜分析和設(shè)計

第21章 斷裂力學的應用

第22章 材料選擇和標準

第四部分 結(jié)構(gòu)可靠，DOL

第23章 結(jié)構(gòu)可靠性理論基礎(chǔ)

第24章 隨機變量和不確定性分析

第25章 船舶結(jié)構(gòu)可靠性

第26章 基于可靠性的設(shè)計和規(guī)范校核

第27章 疲勞可靠性

第28章 基于概率和風險的檢測規(guī)劃

第五部分 結(jié)構(gòu)風險評估

第29章 風險評估方法

第30章 海洋結(jié)構(gòu)的風險評估

第31章 船舶工業(yè)標準安全評估(FSA)

第32章 油田開發(fā)的經(jīng)濟風險評估

第33章 人員可靠性評估

第34章 基于風險評估的維護

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本書由結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、極限強度、疲勞斷裂、結(jié)構(gòu)可靠性、結(jié)構(gòu)風險評估共五篇三十四章組成。有限元分析和動態(tài)/疲勞分析的廣泛使用、計算機和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展以及風險和可靠性方法的應用是本書寫作的基礎(chǔ)。

本書適用于從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的海洋結(jié)構(gòu)工程師、船舶設(shè)計師、機械工程師和土木工程師使用。隨著基于可靠性的極限狀態(tài)設(shè)計在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域得到日益廣泛的應用，本書亦可為其他領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)工程師提供參考，例如建筑、橋梁和航天器等領(lǐng)域。

本書介紹了各類海洋結(jié)構(gòu)物（包括海洋平臺、定位系統(tǒng)、海底管道及立管）的結(jié)構(gòu)特性和適用范圍，闡述了風、浪、流、冰、地震等載荷的相關(guān)計算方法，重點介紹了與結(jié)構(gòu)工程相關(guān)的力學基礎(chǔ)知識以及使用這些知識對海洋結(jié)構(gòu)物進行靜力學分析和動力學分析的各種方法。

本書可作為高等院校海洋油氣工程類專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教材或參考書，也可供從事海洋平臺工程相關(guān)領(lǐng)域的科技人員學習和參考。

第一章　海洋結(jié)構(gòu)物概述

第一節(jié)　海洋結(jié)構(gòu)物的發(fā)展歷史

第二節(jié)　海洋平臺

第三節(jié)　浮式結(jié)構(gòu)定位系統(tǒng)

第四節(jié)　海底管道以及立管系統(tǒng)

思考題

第二章　海洋結(jié)構(gòu)物環(huán)境載荷

第一節(jié)　流體力學基礎(chǔ)知識

第二節(jié)　風載荷以及流載荷

第三節(jié)　地震載荷、冰載荷和波浪抨擊載荷

第四節(jié)　波浪的確定性描述

第五節(jié)　波浪的統(tǒng)計性描述

第六節(jié)　波浪載荷

思考題

第三章　海洋結(jié)構(gòu)物靜力學分析

第一節(jié)　靜止流體的基本特性

第二節(jié)　浮力以及穩(wěn)定性

第三節(jié)　壓力積分法

思考題

第四章　海洋結(jié)構(gòu)物單自由度系統(tǒng)動力學分析

第一節(jié)　單自由度系統(tǒng)振動基礎(chǔ)知識

第二節(jié)　單自由度線性系統(tǒng)固有頻率

第三節(jié)　單自由度非線性系統(tǒng)固有頻率

第四節(jié)　單自由度系統(tǒng)響應函數(shù)

思考題

第五章　海洋結(jié)構(gòu)物多自由度系統(tǒng)動力學分析

第一節(jié)　多自由度系統(tǒng)振動基礎(chǔ)知識

第二節(jié)　多自由度系統(tǒng)運動方程求解

第三節(jié)　海洋結(jié)構(gòu)物多自由度系統(tǒng)應用舉例分析

思考題

第六章　海洋結(jié)構(gòu)物連續(xù)系統(tǒng)動力學分析

第一節(jié)　梁模型和索模型運動方程

第二節(jié)　索模型動力響應

第三節(jié)　梁模型動力響應

思考題

第七章　海洋結(jié)構(gòu)物疲勞分析

第一節(jié)　疲勞分析基礎(chǔ)知識

第二節(jié)　應力疲勞

第三節(jié)　變幅載荷譜作用下的疲勞壽命

第四節(jié)　隨機載荷譜作用下的疲勞壽命

第五節(jié)　海洋結(jié)構(gòu)物疲勞壽命估算

思考題

參考文獻2100433B

隨著航天和航空遙感技術(shù)的發(fā)展，航天和航空遙感技術(shù)逐漸應用于海洋探測，形成天基海洋環(huán)境遙感。天基海洋遙感具有觀測范圍廣、重復周期短、時空分辨率高等特點，可以在較短時間內(nèi)對全球海洋成像，可以觀測船舶不易到達的海域，可以觀測普通方法不易測量或不可觀測的參量，成為繼地面和海面觀測的第二大海洋觀探測平臺，也成為發(fā)達國家竭力爭奪的海洋高科技之一。近年來，美國、歐洲、日本等航天大國相繼制定了相應的海洋發(fā)展規(guī)劃。

海洋觀測技術(shù)衛(wèi)星遙感觀測

國外已經(jīng)陸續(xù)發(fā)射了多顆海洋水色衛(wèi)星、海洋地形衛(wèi)星和海洋動力環(huán)境衛(wèi)星。

1）SeaStar衛(wèi)星

1997年8月，美國發(fā)射了SeaStar海洋水色衛(wèi)星。星上裝載有第二代海洋水色傳感器，共有8個通道，前6個通道位于可見光范圍，7、8通道位于近紅外，中心波長分別為765nm和865nm；地面分辨率為1．1km，該衛(wèi)星現(xiàn)仍在運行。

2）EOS衛(wèi)星系列

EOS系列中的EOS－AM衛(wèi)星主要用于陸地和大氣觀測、物理和化學、氣候環(huán)境調(diào)查。第一顆EOS－AM衛(wèi)星Terra于1999年12月18日發(fā)射。EOS－AM1衛(wèi)星裝載五個主要儀器：中分辨率成像光譜儀（MODIS－N）、先進星載熱發(fā)射和反射輻射器（ASTER）、多角度成像光譜儀（MI－SR）、云和地球輻射能量系統(tǒng)（CERES）和對流層污染儀（MOPITT）。EOS－PM衛(wèi)星共計三顆，第一顆EOS－PM衛(wèi)星Aqua于2002年5月4日發(fā)射；EOS－PM2衛(wèi)星Aura于2004年7月15發(fā)射；EOS－PM3于2010年12月發(fā)射。

EOS－PM衛(wèi)星裝載的儀器有：先進的微波探測器（AMSU）、微波濕度探測器（MHS）、云和地球輻射能量系統(tǒng)（CERES）、中分辨率成像光譜儀（MODIS－N）、大氣紅外探測器（AIRS）、多通道微波成像輻射器（MIMR）。

3）Geosat衛(wèi)星

1985年3月，美國海軍發(fā)射了Geosat大地測量衛(wèi)星，也是一顆海洋地形衛(wèi)星，星上裝載的唯一傳感器是一部Ku波段（13．5GHz）的雷達高度計。該衛(wèi)星以軍用為主，用于測量海洋表面有效波高，研究地球重力場、海潮和海面地形等，鑒于衛(wèi)星軌道誤差大（50cm）和數(shù)據(jù)保密等原因，沒有得到廣泛應用。1998年2月，美國海軍又發(fā)射了Geosat的后繼衛(wèi)星GFO－1，運行至今。

海洋觀測技術(shù)航空海洋觀測

航空海洋探測采用固定翼飛機和無人機為傳感器載體，具有機動靈活、探測項目多、接近海面、分辨率高、不受軌道限制、易于?？张浜隙彝顿Y少等特點，是海洋環(huán)境監(jiān)測的重要遙感平臺，通過搭載的微波和光學遙測設(shè)備，能夠?qū)崟r獲取大氣海洋環(huán)境資料。在軍事上，由于無人機可有效減少人員傷亡，得到了廣泛應用。典型代表有美國的“全球鷹”、“捕食者”，澳大利亞的Aerosonde等無人機。