海洋结构随机波浪荷载与快速动力响应计算方法及试验研究

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1、ＩＩ硕±学位论文ｉＭＡＳＴＥ民ＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ’ｓ海洋结构随机波浪荷载与快速动力响应．计算方法及试验硏究胃．ＲａｎｄｏｍＷａｖｅＬｏａｄｏｆＯｆｓｈｏｒｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，民ａｐｉｄＤｙｎａｍｉｃ民ｅｓｐｏｎｓｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈ英文题胃许立作者：刘福顺副教授指导教师：全日制专业学位学位类别：水利工程专业名称：海洋工程硏究方向

2、：口－——Ｉ蕭２０１５＾０６＾１６０谨从此论文献给所有关心帮助我的人许立海洋结构随机波浪荷载与快速动力响应计算方法及试验研究。三仁．学位论文完成日期：．／户：指导教师签字＿答辩委员会成员签字：考聲＾＾－勾独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的。中不包含其研究成果据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注；如没有其他需要特别声明的

3、，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。：学位论文作者签名：签字日期年月八日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意Ｗ下事项：１、学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。２、学校可＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可＾＾＂采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论

4、文。同时授权清华大学中＂国学术期刊（光盘版）电子杂志社用于出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：：导师签字签字日期年＾月《日签字日期：＞追年《月／（（日／海洋结构随机波浪荷载与快速动力响应计算方法及试验研究摘要随着陆地资源的日益短缺，海洋资源的开发与利用得到世界各国的广泛关注。目前，风能与油气资源是开发利用的主要海洋资源，海洋

5、结构是开发利用海洋资源的基础，随机波浪荷载计算、结构动力特性及动力响应分析是海洋结构设计的重要部分一。方面，海上风电开发最简单、最常用的基础结构是单枯结构，但现有的商业软件虽能够计算作用于基础结构上总的随机波浪力，但很难得到各个位一置处的波浪荷载时程。另方面，随着资源开发不断向深海发展，海洋结构变得越来越复杂，如何快速求解结构的振动特性Ｗ及动力响应，在保证计算精度的前一提下提高计算效率，直是学者们研究的热点。ＤＮＶ－ＯＳ－Ｊ１０１本文＾＾随机波浪理论为基础，依据海上风电

6、结构设计规范与－３圧Ｃ６１４００，编写了求解单巧结构任意位置处单位长度上随机波浪荷载计算程序，包括荷载谱离散及借助传递函数两种方式。同时，考虑了自由面修正Ｗ及海，使程序能够计算自由面上部位的波浪力时程流对随机波浪荷载的影响。程序计算结果与与商业软件计算结果在时域、频域上进行了对比，其结果表明所编制程序在正常工况（ＮＳＳ）、危险工况（ＳＳＳ）具有很好的吻合，在极端工况化ＳＳ）一时有定的偏差，其原因在于商业软件选用的流模型未知，而本程序选用１／７流模型。该程序也通过开展随

7、机波浪单粧结构物理模型试验进行了验证。Ｗ保证海上复杂结构动力响应分析精度并提高其计算效率为目的，本文首先—编写了结构振动特性与动力响应计算程序，并ｙｘ座导管架基础海上风电结构为研究对象，通过与商业软件ＡＮＳＹＳ计算结果的对比分析，验证程序的正确性。其次，研巧了运用模态综合法、静力缩聚及动力缩聚方法，编制了计算程序，开展了导管架基础海上风电结构动力缩聚研究，详细研究了缩聚结构固有频率及其在不同条件下结构位移响应与原结构的差别，并对比分析了静力与动力自由度凝聚方法凝聚结构的

8、固有频率与位移响应的差别。考虑到缩聚结构的特性与诸多因，素有关，本文针对缩聚结构的主自由详细研巧了缩聚结构固有频率及位移响应与主自由度数、主自由度选取的关系。所开发的随机波浪荷载计算程序能够计算单粧结构任意位置处的波浪荷载时程，所探讨的复杂结构自由度缩减技术能够在确保计算精度的前提下大大提高，从而为海洋风能开发从岸滩到更深海提供技术支撑计算效率。关键词：随化波浪；自由度凝聚；动力响应；试验研究ＩｓｈｏｒｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＲａｉｄＤｎａｍｉｃ