海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析——系泊浮体主坐标响应的频率特征

采用前文建立的海洋浮体二阶非线性水弹性理论 ,本文分析了一个弹性系泊浮体在波浪中的主坐标响应的频率特征。给出了作用于弹性浮体的锚链系统恢复力刚度系数 ,在考虑一阶速度势的耦合引起的二阶力以及在高海况条件下浮体作大幅运动时其刚体运动引起的二阶力及瞬时湿表面变化引起的二阶力等成分的前提下 ,建立了系泊浮体的频率三维线性和非线性水弹性运动方程 ,同时给出了广义流体力系数的表达形式。计算了系泊浮体水弹性运动的一阶和二阶主坐标 ,重点讨论了主坐标的频率特征。计算表明系泊浮体不但存在高频弹性谐振 。

海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析——二阶力对浮体振动时间响应的影响

采用前文建立的海洋浮体二阶非线性水弹性理论 ,在系泊浮体一阶及二阶主坐标计算的基础上 ,本文给出了系泊浮体梁一阶及二阶主坐标的时间响应 ,分析了各运动模态受二阶力影响的规律 ,发现与纵荡、横荡或艏摇运动模态的对称特性相同并具有耦合效应的运动模态受二阶力的影响较大 ,而其它运动模态受二阶力的影响则较小。最后计算了浮体梁算例的垂向位移、弯矩和剪力的时间响应。得出了一些可供工程实践参考的结论。

海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析—基本理论

将考虑到二阶的流场压力在浮体瞬时湿表面上积分 ,得到用于非线性水弹性理论分析的广义一阶流体作用力和广义二阶流体作用力。广义一阶流体作用力中的波浪激励力、辐射力和恢复力与线性水弹性理论中的广义流体力具有相同的形式 ,仅比线性水弹性理论多了一项 ,反映了由刚体的转动引起的对一阶流体恢复力的影响。广义二阶流体力由五部分组成 ,即 :与入射势和反射势有关的广义二阶波浪激励力、与辐射势有关的广义二阶辐射力、由辐射势与入射势及反射势的耦合引起的广义二阶力、由于湿表面的移动引起的一阶流场静态压力对广义二阶流体力的贡献、以及由于瞬时湿表面积的变化引起的广义二阶力。同时推导了不规则波中的广义一阶及二阶流体动力系数的表达形式。建立了在不规则波中航行浮体的线性和非线性水弹性运动方程 ,给出了求解方法。

海洋浮体非线性水弹性力学分析——结构非线性的初步考虑

前文分别介绍了二阶非线性水弹性分析中流体非线性的理论与部分典型算例结果。本文则在流体线性假定的前提下,介绍结构非线性的考虑方法。以大变形浮动平板在多向规则波中的运动与变形响应为例,介绍了板垂向位移与流体相互耦合的频域分析方法。讨论了板内薄膜力对结构变形与受力的影响。数值算例表明,薄膜力对变形、弯矩和应力都有一定程度的非线性贡献,在某些情况下是不可忽略的。