计算孤立小桩柱上随机波浪力的一个线性化的Morison公式

本文在线性波理论下，从计算孤立小桩柱上随机波浪力的Ｍｏｒｉｓｏｎ公式出发，通过对波浪力的概率密度的推导和分析，提出了一个新的线性化的Ｍｏｒｉｓｏｎ公嵤健８霉接胍言诠こ躺瞎惴菏褂玫模拢铮颍纾恚幔睿保梗叮纺晏岢龅南咝曰模停铮颍椋螅铮罟綅在对阻力的线性化上略有不同，由这个公式计算的小桩柱上的阻力是按Ｂｏｒｇｍａｎ线嵭曰模停铮颍椋螅铮罟浇屑扑闼媒峁模保埃副叮凑飧鲂碌南咝曰模停铮颍椋螅铮顛公式计算的随机波浪力的方差与直接利用Ｍｏｒｉｓｏｎ公式进行计算的结果是完全相同嵉模闹懈龅睦砺鄯治龊褪导扑憬峁砻鳎旱弊枇ο灾保晌颐翘岢龅募埃拢铮颍纾恚幔罡龅南咝曰模停铮颍椋螅铮罟降玫降男∽闲±刍怕氏碌乃婊ɡ藣力，均比直接由Ｍｏｒｉｓｏｎ公式进行计算得到的结果偏小，但按我们给出的线牲化的崳停铮颍椋螅铮罟降玫降慕峁劝矗拢铮颍纾恚幔畹南咝曰模停铮颍椋螅铮罟降玫降慕峁鼚接近于直接由Ｍｏｒｉｓｏｎ公式给出的结果。

随机波浪力下超大型钢吊箱围堰动力响应分析

为了研究超大型深水钢吊箱围堰在随机波浪力作用下的动力响应,以苏通大桥5#钢吊箱为工程背景,建立了对应的整体有限元模型.基于文氏谱以及线性谐波叠加法完成了波浪频谱与波浪时程的转换,进而得到了钢吊箱在频域与时域内的动力响应,并与特征波法和规范静力法进行了对比.结果表明,钢吊箱基频高,整体刚度较大;考虑附连水质量的影响,钢吊箱的自振频率急速下降,更接近波浪力谱峰值频率,增大了共振的可能性,动力分析时必须考虑附连水质量的影响;波浪荷载作用下,钢吊箱的动力效应普遍增大,但幅度增大较小.实际工程中,应在静力计算结果的基础上乘以1.15的放大系数,或者直接采用特征波法进行计算.

基于二阶Stokes波理论的随机波浪力谱表示法研究

目前,采用随机性分析方法计算不规则波对海洋结构物作用时一般均采用Airy波理论,并未考虑波浪非线性的影响。本文基于二阶Stokes非线性波浪理论探讨了采用非线性波浪理论时随机波浪力谱的计算方法,并用一典型算例,对本文公式的计算结果与线性波理论的计算结果进行比较。计算结果表明,在水深较深时不能忽略波浪非线性的影响。

随机波浪力谱及结构件裂纹扩展研究

根据Jonswap谱确定随机波浪功率谱,进而由同一功率谱使用Shinozuka方法计算生成10个随机波浪力谱,应用雨流计数法对波浪力谱进行循环计数处理,最后使用基于能量释放率的Paris公式方法对构件进行疲劳裂纹扩展计算.可为海洋结构物的疲劳设计及疲劳寿命评估提供一定的参考.

随机波浪力作用下导管架海洋平台动力响应分析

本文以实际的导管架海洋平台为研究对象,应用大型有限元软件ANSYS对平台进行了有限元建模,建模过程中采用APDL命令和GUI菜单相结合的方式,进而通过模态分析得到海洋平台结构的固有频率和振型,在此基础上考虑随机波浪作用,分析得到海洋石油平台的结构动力响应,所得结论对于导管架平台安全性和可靠性的评价有一定指导意义。

随机波浪力连续场的降维模拟

根据水质点的水平速度和加速度过程的功率谱密度,利用线性化的Morison方程,从平稳随机过程自相关函数的角度推导了随机波浪力的功率谱密度函数。在平稳随机过程的源谱表达基础上,通过将标准正交随机变量集定义为仅含1个基本随机变量的正交函数形式,实现了随机波浪力连续场的降维模拟。同时,结合快速傅里叶变换(FFT)技术,给出了随机波浪力连续场降维模拟的快速算法。应用该方法对某一单个小尺度直立圆柱桩所受的随机波浪力进行模拟,给出了随机波浪力过程的均值、标准差、自相关函数及互相关函数等数值特征,并与Monte Carlo方法的结果进行对比分析。研究表明,降维模拟方法具有较高的模拟精度与效率。

大尺度群桩随机波浪力场的降维模拟

根据随机波浪的能量分布特点,建议了一种随机波浪作用下大尺度桩柱的判别方法。在此基础上,利用大尺度桩柱波浪力谱,结合随机函数的降维思想,提出了大尺度单桩及群桩随机波浪力场的降维模拟方法。数值分析表明,此方法生成的大尺度桩柱代表性样本的均值、标准差、功率谱密度函数、自相关及互相关函数均与目标值拟合一致,且模拟精度均高于Monte Carlo方法,模拟效率与Monte Carlo方法相当。基于绕射理论和基于Morison方程分别对大尺度桩柱进行对比分析,以考察大尺度桩柱基于Morison方程所带来的误差。通过对桩柱在单桩及群桩情况下的模拟结果对比分析,进而说明群桩效应对桩柱波浪力的影响。

海区输电杆塔桩基的随机波浪力模拟研究

基于随机波浪力谱分析法,以改良P-M谱为目标谱,采用线性叠加法对输电线路基础的波浪荷载进行了模拟和参数研究。结果表明,重现期、水深和柱体直径等因素均对塔基波浪荷载产生了较为显著的影响。

基于本征正交分解的波浪力随机场降维模拟

基于平稳多变量随机过程理论,推导了基于正交随机变量的本征正交分解(POD)公式,在此基础上,通过定义POD公式中正交随机变量集的随机函数形式,建议了平稳多变量随机过程模拟的POD-随机函数方法。该方法与传统基于随机相位角的POD都是基于正交随机变量POD的特例,然而该方法仅需两个基本随机变量即可实现对平稳多变量随机过程的精细表达。根据线性化的Morison方程,推导了波浪力多变量随机过程的功率谱密度函数矩阵,利用POD-随机函数方法,实现了波浪力多变量随机过程模拟的高效降维。最后,结合P-M波浪谱,给出了水平向波浪力多变量随机过程的功率谱密度矩阵,并对水平向波浪力随机场进行数值模拟分析。算例表明,该方法所需的基本随机变量最少,生成的代表性样本数量少且构成一个完备的概率集,在模拟精度方面亦具有显著优势。

离岸风机导管架式基座的动态响应研究

为了保证风力发电机组的安全运行,针对离岸风机导管架式基座在服役过程中受到恶劣海洋环境的影响易产生损伤的问题,提出了一种通过单点响应测量以监测离岸风机导管架式基座健康状态的方法。基于线性莫里森方程和随机波浪理论,建立了随机波浪栽荷模型,并通过耿贝尔(Gumbel)概率分布来预测极值波浪载荷的波高。以5 MW离岸风力发电机基座为算例,建立了完好的和损伤的离岸风力发电机基座的有限元模型,计算了离岸风机基座在极值随机波浪载荷作用下的动态响应。通过对动态响应信号的频域分析,获得了风机基座前3阶的固有频率,对完好和损伤两种状态下的离岸风机基座的动态响应的频率变化作了对比分析,得出了损伤对动态响应的影响规律。研究结果表明,通过该方法可以对基座健康状况进行分析,为离岸风机基座健康监测提供了一种可行的参考方案。