海浪随机动力作用的建模及其工程应用

摘要

海洋平台是为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。对于海洋平台结构而言，在其使用年限内，不可避免的会受到动力荷载(如海浪、强风、地震等)作用的影响。想要设计安全可靠平台结构，就必然要进行平台结构的随机动力反应分析。在进行随机动力分析之前，海洋平台所受到的动力荷载又是必须关注的，而波浪荷载是这些动力荷载的主要荷载之一。为此，合理而有效地描述海浪运动过程，建立波浪荷载的模型，对平台结构优化设计研究十分重要。为此，本文建立了海洋运动过程波浪力谱的概率模型，并结合概率密度演化方法对海洋平台结构进行了随机动力反应分析和可靠度计算。
　　首先，本文在总结常用模拟随机过程方法的基础上，为到达用少量的基本随机变量来描述随机过程的目的，采用平稳随机过程的谱表示—随机函数方法，对海浪运动过程的浪高进行了模拟。同时，以经典计算波浪力的Morison方程为基础，分别建立了桩柱上某一高度处的波浪力谱概率模型和桩柱上总波浪力谱概率模型，且都得到了较为理想的模拟效果。实现了用1~2个基本随机变量即可在二阶统计值上表达原随机过程的目的。
　　其次，在建立的桩柱上总波浪力谱模型和海洋平台有限元模型的基础上，结合最新发展起来的概率密度演化方法，进行了海洋平台结构随机动力反应分析与可靠度计算。重点研究了沿 Y方向输入波浪荷载后，海洋平台结构的随机动力反应，进而获得了丰富的概率信息(均值与标准差、典型时刻的概率密度曲线、概率密度演化曲面、等概率密度线)和海洋平台结构的动力可靠度，这为平台结构精细化的动力分析提供了新的途径。
　　最后，对本文所做的研究工作进行了总结，同时，简要提出了还需要进一步研究的内容。

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选题的依据及意义

国内外文献资料综述

1）海浪谱的基本现状

2）谱表示法基本现状

3）波浪力研究现状

4） 海洋平台研究现状

5）概率密度演化理论研究现状

1绪论

1.1引言

1.2常见的海浪谱

1.3随机过程数值模拟的研究现状

1.4 海洋平台的发展及背景

1.5 结构可靠度理论在国内外研究现状

1.6 本论文研究的主要工作

2平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法

2.1 引言

2.2随机过程的基本概念及其性质

2.3平稳随机过程模拟的谱表示—随机函数方法

2.4本章小结

3海浪波浪力模型

3.1引言

3.2随机波浪理论

3.3常见波浪力计算方法

3.4海浪波浪力谱模型的建立

3.5 本章小结

4 海洋平台结构随机动力反应及可靠度分析

4.1 引言

4.2 概率密度演化方法及结构动力可靠度分析

4.3 海洋平台结构概况及静力分析

4.4 海洋平台结构输入荷载模型

4.5 海洋平台动力反应及可靠度分析

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分科研成果