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内容简介

　　《海洋工程非线性动力学的理论与方法》阐述非线性动力学理论与方法及其在海洋工程中的应用。主要内容包括单自由度非线性振动、多自由度非线性振动、参数激励非线性振动、非线性振动稳定性的分析方法、非线性系统求解的图解法和数值模拟方法，概要介绍现代非线性动力学分岔和混沌理论；结合大量海洋工程实例，包括船舶的非线性和参数激励运动、铰接塔平台的非线性动力特陛分析、深海平台垂荡.纵摇耦合动力特性及海洋细长构件的非线性动力特性分析等，详细阐述海洋结构非线性动力学建模、求解和分析方法，揭示海洋工程结构物复杂的非线性动力学行为，包括内共振响应、无周期响应、异频振动响应、参数激励响应、分岔和混沌响应等。
　　《海洋工程非线性动力学的理论与方法》可作为大学本科高年级学生及研究生的教学参考书或教学用书，还可供从事船舶与海洋工程、机械工程、土木工程及水利水电工程等方面的科技人员参考。

内页插图

目录

序
前言

第1章 绪论
1．1 研究海洋工程结构非线性动力学的工程意义
1．2 海洋工程结构中的非线性振动问题
1．2．1 含刚度非线性的非线性振动系统
1．2．2 含分段线性非线性恢复力的振动系统
1．2．3 参数激励振动系统
1．2．4 多自由度的非线性振动系统
1．3 海洋工程结构典型的非线性振动方程
1．3．1 自治系统与非自治系统
1．3．2 保守系统与非保守系统
1．3．3 海洋工程中典型的非线性振动方程
1．4 非线性振动的特点
1．4．1 非线性振动与线性振动的主要区别
1．4．2 海洋工程结构的非线性因素
1．5 非线性振动问题的求解方法

第2章 单自由度非线性系统的自由振动
2．1 无阻尼自由振动特点
2．2 小参数法
2．2．1 正规摄动法
2．2．2 L-P小参数法
2．3 三级数法
2．3．1 三级数法求解思路
2．3．2 求解过程
2．3．3 无阻尼非线性刚度保守系统
2．3．4 线性阻尼非线性刚度系统
2．4 平均法
2．4．1 导出平均法的标准方程组
2．4．2 求振幅和相位平均值
2．4．3 非线性系统的等效线性化方法
2．5 多尺度法
2．5．1 求解思路
2．5．2 求解过程
2．6 分段线性刚度系统
2．7 谐波平衡法

第3章 单自由度非线性系统的强迫振动
3．1 非线性振动系统的动力响应特性
3．1．1 振动的稳定性
3．1．2 振动响应幅值的跳跃行为
3．2 小参数法
3．2．1 L-P法求非共振情况的解
3．2．2 L-P法求共振情况的解
3．3 平均法
3．3．1 非共振情况
3．3．2 共振情况
3．4 多尺度法
3．4．1 非共振情况
3．4．2 共振情况
3．5 单自由度系统的异频振动分析
3．5．1 次谐波振动
3．5．2 高次谐波振动
3．5．3 组合谐波振动
3．5．4 分段线性刚度系统
3．6 非自治系统的简谐平衡法
3．6．1 简谐平衡法
3．6．2 增量谐波平衡法

第4章 单自由度参数激励振动
4．1 参数激励振动的马休方程
4．1．1 垂直系泊缆的参数激励振动
4．1．2 倾斜系泊缆的参数激励振动
4．1．3 受轴向激励简支梁的参数激励振动
4．1．4 疏浚吸泥管参数激励振动
4．2 稳定性分析的弗洛凯理论
……
第5章 非线性多自由度系统的多尺度法
第6章 非线性系统周期解的稳定性
第7章 非线性振动系统的图解法与数值解法
第8章 分岔理论与混沌简介
第9章 铰接塔平台非线性动力特性
第10章 船舶非线性横摇及参数激励运动
第11章 深海Spar平台垂荡．纵摇耦合运动分析
第12章 海洋细长构件非线性振动
参考文献

前言/序言

　　随着海洋资源开发与海洋空间利用工程的发展，出现了多种形式的海洋结构物。研究这些海洋结构物的环境载荷、动力响应特性及其在动力载荷作用下的动力响应分析理论，形成了一门崭新的学科——海洋工程结构动力学。该学科的根本目的是为海洋工程结构的设计开发、建造与安装提供坚实的理论基础。为此，作者曾经于2008年出版了《海洋工程结构动力学》一书，受到同行的普遍欢迎。
　　作者在研究海洋工程结构动力响应及其安全分析的工作中，遇到了大量海洋工程结构的非线性动力学问题。这些问题采用线性振动理论无法解决，甚至得到与海洋结构实际现象完全违背的结果。例如，船舶在纵浪中大幅横摇运动及倾覆现象，顺应式平台的大幅及慢漂运动，深海平台升沉与摇摆运动的耦合关系等，这些动力学问题无法采用线性振动理论进行分析。多年来，作者课题组及国内外同行结合不断涌现的海洋新型结构，应用非线性动力学的理论和方法，开展了大量卓有成效的研究工作，发展了非线性动力学理论与方法，拓宽了其应用范围。
　　海洋工程结构的非线性振动或者运动，导致结构物出现异常损伤和破坏。为了揭示海洋结构由于非线性振动或者非线性运动原因引起的损伤与失效机理，发现复杂非线性振动（运动）响应出现的条件，以及非线性振动（运动）引起的有害后果，采用非线性动力学研究海洋结构动力响应是海洋工程领域科技的发展趋势与需求。本书正是为了适应该发展趋势和需要编写而成。
　　非线性振动（运动）的研究方法可以分为解析方法及数值方法。国内外许多学者致力于非线性振动理论与解析方法的研究。近年来，该理论研究得到了很大的发展。特别是分岔和混沌理论的研究工作，在工程实践中出现了一大批应用成果。近30年来，计算机技术迅速发展，大量的非线性振动问题可以采用数值模拟方法获得解决，这进一步推进了非线性振动理论和方法的进步，尤其为多自由度非线性振动问题的求解提供了强有力的方法。
　　本书密切结合海洋工程非线性振动（运动）实际，阐述非线性振动系统分析的理论与方法，以及动力学中分岔与混沌分析的基本理论。编写过程力求便于工程应用，紧密结合海洋工程实际。
　　本书共12章，第1章介绍非线性振动的基本概念、海洋工程中的非线性振动问题；第2章介绍单自由度非线性自由振动方程的近似解法、单自由度非线性系统自由振动的特点；第3章介绍单自由度非线性系统强迫振动的近似解法，分析非线性系统强迫振动响应的特点；第4章介绍单自由度参数激励振动系统的求解方法；第5章介绍弱非线性多自由度系统的多尺度法、多自由度系统内共振和参数激励响应特点，以及船舶斜浪航行的非线性运动分析方法；第6章介绍非线性系统的稳定性分析方法，包括李雅普诺夫方法、劳斯一赫尔维茨方法及参激系统稳定性判别方法；第7章介绍非线性系统的图解法与数值解法，包括点映射和胞映射方法，求解多自由度非线性动力响应的数值模拟方法；第8章介绍非线性系统的分岔与混沌分析方法；第9章介绍顺应式铰接塔平台系统非线性动力响应的分析方法，包括建模、求解过程及动力响应特点；第10章介绍船舶非线性运动，包括横浪中的强迫横摇运动，纵浪中的参数激励横摇及斜浪中的参数激励横摇；第11章介绍深海Spar平台的非线性动力分析，包括平台的垂荡一纵摇耦合运动及运动稳定性分析；第12章介绍海洋细长构件的动力响应分析，包括深海立管的涡激非线性振动、张力腿的非线性振动及缆索的冲击动力响应。
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