《海洋工程非線性動力學的理論與方法》闡述非線性動力學理論與方法及其在海洋工程中的應用。主要內容包括單自由度非線性振動、多自由度非線性振動、參數激勵非線性振動、非線性振動穩定性的分析方法、非線性系統求解的圖解法和數值模擬方法,概要介紹現代非線性動力學分岔和混沌理論;結合大量海洋工程實例,包括船舶的非線性和參數激勵運動、鉸接塔平臺的非線性動力特陛分析、深海平臺垂蕩.縱搖耦合動力特性及海洋細長構件的非線性動力特性分析等,詳細闡述海洋結構非線性動力學建模、求解和分析方法,揭示海洋工程結構物復雜的非線性動力學行為,包括內共振響應、無周期響應、異頻振動響應、參數激勵響應、分岔和混沌響應等。
《海洋工程非線性動力學的理論與方法》可作為大學本科高年級學生及研究生的教學參考書或教學用書,還可供從事船舶與海洋工程、機械工程、土木工程及水利水電工程等方面的科技人員參考。
隨著海洋資源開發與海洋空間利用工程的發展,出現了多種形式的海洋結構物。研究這些海洋結構物的環境載荷、動力響應特性及其在動力載荷作用下的動力響應分析理論,形成了一門嶄新的學科——海洋工程結構動力學。該學科的根本目的是為海洋工程結構的設計開發、建造與安裝提供堅實的理論基礎。為此,作者曾經于2008年出版了《海洋工程結構動力學》一書,受到同行的普遍歡迎。
作者在研究海洋工程結構動力響應及其安全分析的工作中,遇到了大量海洋工程結構的非線性動力學問題。這些問題采用線性振動理論無法解決,甚至得到與海洋結構實際現象完全違背的結果。例如,船舶在縱浪中大幅橫搖運動及傾覆現象,順應式平臺的大幅及慢漂運動,深海平臺升沉與搖擺運動的耦合關系等,這些動力學問題無法采用線性振動理論進行分析。多年來,作者課題組及國內外同行結合不斷涌現的海洋新型結構,應用非線性動力學的理論和方法,開展了大量卓有成效的研究工作,發展了非線性動力學理論與方法,拓寬了其應用范圍。
海洋工程結構的非線性振動或者運動,導致結構物出現異常損傷和破壞。為了揭示海洋結構由于非線性振動或者非線性運動原因引起的損傷與失效機理,發現復雜非線性振動(運動)響應出現的條件,以及非線性振動(運動)引起的有害后果,采用非線性動力學研究海洋結構動力響應是海洋工程領域科技的發展趨勢與需求。本書正是為了適應該發展趨勢和需要編寫而成。
非線性振動(運動)的研
序
前言
第1章 緒論
1.1 研究海洋工程結構非線性動力學的工程意義
1.2 海洋工程結構中的非線性振動問題
1.2.1 含剛度非線性的非線性振動系統
1.2.2 含分段線性非線性恢復力的振動系統
1.2.3 參數激勵振動系統
1.2.4 多自由度的非線性振動系統
1.3 海洋工程結構典型的非線性振動方程
1.3.1 自治系統與非自治系統
1.3.2 保守系統與非保守系統
1.3.3 海洋工程中典型的非線性振動方程
1.4 非線性振動的特點
1.4.1 非線性振動與線性振動的主要區別
1.4.2 海洋工程結構的非線性因素
1.5 非線性振動問題的求解方法
第2章 單自由度非線性系統的自由振動
2.1 無阻尼自由振動特點
2.2 小參數法
2.2.1 正規攝動法
2.2.2 L-P小參數法
2.3 三級數法
2.3.1 三級數法求解思路
2.3.2 求解過程
2.3.3 無阻尼非線性剛度保守系統
2.3.4 線性阻尼非線性剛度系統
2.4 平均法
2.4.1 導出平均法的標準方程組
2.4.2 求振幅和相位平均值
2.4.3 非線性系統的等效線性化方法
2.5 多尺度法
2.5.1 求解思路
2.5.2 求解過程
2.6 分段線性剛度系統
2.7 諧波平衡法
第3章 單自由度非線性系統的強迫振動
3.1 非線性振動系統的動力響應特性
3.1.1 振動的穩定性
3.1.2 振動響應幅值的跳躍行為
3.2 小參數法
3.2.1 L-P法求非共振情況的解
3.2.2 L-P法求共振情況的解
3.3 平均法
3.3.1 非共振情況
3.3.2 共振情況
3.4 多尺度法
3.4.1 非共振情況
3.4.2 共振情況
3.5 單自由度系統的異頻振動分析
3.5.1 次諧波振動
3.5.2 高次諧波振動
3.5.3 組合諧波振動
3.5.4 分段線性剛度系統
3.6 非自治系統的簡諧平衡法
3.6.1 簡諧平衡法
3.6.2 增量諧波平衡法
第4章 單自由度參數激勵振動
4.1 參數激勵振動的馬休方程
4.1.1 垂直系泊纜的參數激勵振動
4.1.2 傾斜系泊纜的參數激勵振動
4.1.3 受軸向激勵簡支梁的參數激勵振動
4.1.4 疏浚吸泥管參數激勵振動
4.2 穩定性分析的弗洛凱理論
……
第5章 非線性多自由度系統的多尺度法
第6章 非線性系統周期解的穩定性
第7章 非線性振動系統的圖解法與數值解法
第8章 分岔理論與混沌簡介
第9章 鉸接塔平臺非線性動力特性
第10章 船舶非線性橫搖及參數激勵運動
第11章 深海Spar平臺垂蕩.縱搖耦合運動分析
第12章 海洋細長構件非線性振動
參考文獻
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