经典式Spar平台垂荡-纵摇耦合混沌运动研究

该文基于Lyapunov指数研究经典式Spar平台主体垂荡-纵摇非线性耦合的混沌运动。建立了规则波浪中平台主体垂荡-纵摇耦合非线性微分方程,以经典式Spar平台为例,数值计算了响应的最大Lyapunov指数谱及分岔图,在波高和波浪频率构成的平面上,计算了平台不稳定纵摇运动的参数域。结果表明,平台运动形式对波浪激励频率非常敏感,随着波浪频率的改变,Spar平台发生1/2亚谐运动、概周期运动,当波浪频率接近垂荡固有频率时,发生混沌运动。     

舰船操纵运动的高频波浪力的算例

提出六自由度舰船波浪中操纵性计算方法，应用切片理论STF法及二维Frank源汇分布法研究了舰船在波浪中操纵运动时高频波浪力的计算，并给制程序，数值计算了在波浪中摇荡的一矩形剖面和某船船的高频波浪力，附加质量，方形切片计算结果与已有试验吻合较好。     

高海况下布放大型拖体引起的松缆长度计算

在船舶波浪上运动理论的基础上,提出了拖体入水运动时松缆长度计算的数学模型,结合船舶运动的频域和时域分析,得到了计算实际海况下拖曳系统在波浪上收放时发生松缆的概率,对提高拖曳系统的收放安全性有着重要的意义。     

水下爆炸-波浪联合作用下悬浮隧道响应分析

为了研究水下爆炸-波浪联合作用下悬浮隧道(SFT)结构的动力响应，运用三阶Stokes波浪方程和Morison方程计算波浪力，基于D’Alembert原理建立运动微分方程，通过Galerkin法和Runge-Kutta法对其进行求解，并对所建立的荷载模型和联合模型进行验证，最后对不同荷载形式、波浪参数、爆炸参数等影响因素进行对比分析。结果表明：水下爆炸-波浪联合作用对悬浮隧道系统的动力响应影响显著，基于数值计算结果，随着波高和惯性力系数C_M的增大，管体跨中最大位移呈增长趋势，随着周期、埋置深度和拖拽力系数C_D增大，管体跨中最大位移呈衰减趋势。其次，比例距离与管体跨中最大位移呈幂指数关系变化，比例距离越大结构跨中位移越小。再者，爆炸冲击波压力峰值P_m还受到Cole公式中相似系数K₀、α影响，通过对相似系数K₀、α研究发现：相似系数K₀对系统位移响应影响较小，α对系统位移响应影响显著，随着α增大，系统响应趋于稳定。     

船舶横甩吸引域的数值研究

建立在某型船的船体水动力和螺旋浆推力和自动舵作用下考虑波浪激励力和二阶定常漂移力时的非线性艏摇运动微分方程模型，以船速，船波偏角和自动舵参数为变参数，运用数值积分和胞映射分析结合的方法，研究了随浪中船舶的横甩吸引域。     

水下超空泡航行体非线性动力学建模与仿真

超空泡技术可以大幅提高水下航行速度,根据空泡膨胀独立性原理,研究了空泡的记忆效应及其对空泡形态和航行体尾部滑行力等流体动力的影响,在计算超空泡航行体各部分所受的流体动力的过程中考虑了空化器的定向效应和空泡尾部的上漂变形,还研究了航行过程中尾翼浸水深度变化时尾翼效率的变化规律,从而建立了更加精确的超空泡航行体动力学模型。通过仿真分析了超空泡航行体运动的稳定性,最后设计了非线性控制策略来进行深度跟踪。     

基于底盘测功机恒载荷加载的预加力理论时间分析

JJF1221-2009《汽车排气污染物检测用底盘测功机校准规范》规定的基本惯量、滑行时间等参数理论值，均通过科学的动能守恒公式计算得出。目前具体在恒载荷加载滑行（施加预加力）理论时间的计算公式中是按照四等分分段滑行方法来计算的，并且计算时要求保留整数的修约方法。本文旨在论证四等分的科学性与不同修约方法对计算准确度的影响。     

柔性梁大挠度动力响应分析的多体系统方法

研究柔性梁大挠度动力响应问题，应用多体系统方法建立起大变形振动控制方程，结合Newmark直接积分法和Newton—Raphson迭代法给出了求解该非线性代数一微分方程组的数值方法。该方法一方面在随体坐标系中把子梁作为小变形处理使得变形的描述大为简化，另一方面通过随体坐标系的运动自然计及了子梁的刚体运动。数值算例证明了该方法的正确性和有效性。     

风浪作用下HYSY-981半潜式平台动力响应的数值模拟

半潜式平台是适用于深水油气开发的一种浮式平台,平台的运动响应与锚泊系统的张力是平台结构设计或优化设计的重要基础。本文通过时域方法分析了HYSY-981半潜式平台在风浪联合作用下的非线性运动响应。其中随机波浪的时历曲线是由Jonswap谱生成,波浪载荷通过边界元方法计算,风载荷通过1:100的模型由风洞实验确定,锚泊系统拉力的计算采用了分段外推-校正法,平台的运动方程通过Runge-Kutta法求解。根据计算所得的平台运动响应时程曲线,计算了平台位移的功率谱密度曲线。计算结果表明,平台的水平运动主要受低频载荷影响,而平台的垂荡和偏转运动在波频范围内响应较大。     

基于二阶常微分方程的多体系统动力学设计灵敏度分析的伴随变量方法

针对二阶常微分方程描述的多体动力学模型和通用积分形式的目标函数,通过引入伴随变量,系统地推导了多体系统动力学设计灵敏度分析计算公式,避免了直接微分方法中广义坐标及其各阶导数对设计参数偏微分的计算,在设计参数较多的情况下提高了计算效率。又将目标函数及其导数积分形式的计算转化为微分方程的初值问题,进一步提高了计算效率和精度。文末给出一个平面机械臂模型算例。     

基于圆判据的超空泡航行体非线性控制研究

超空泡航行体在高速航行过程中大部分表面被空泡包裹,航行体尾部与空泡间相互作用产生剧烈变化的滑行力,该滑行力是导致航行体失稳的主要因素。由于航行体与空泡相互作用机理的复杂性,使得滑行力表达式存在很大的建模差异和参数不确定性,针对这一问题,该文首先通过一系列变换将系统模型表示为线性环节和非线性环节反馈连接的形式,然后基于圆判据定理给出了航行体绝对稳定的充分条件,并依据该条件采用状态反馈极点配置方法设计控制器。仿真结果表明,该控制器针对滑行力建模不确定性和参数不确定性的情况,可以通过合理配置闭环极点实现系统对不同非线性条件的绝对稳定。     

应用谱方法研究管内非牛顿流体的非定常流动

本文研究上随体Ｍａｘｗｅｌｌ流体在水平管内的非定常流动，该问题可归纳为无量纲速度分量的二阶偏微分方程的边初值问题，采用以Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ多项式为基底的谱方法，将该偏微分方程化为二阶常微分方程组的初值问题，采用Ｌａｐｌａｃｅ变换，求得二阶常微分方程组的解析解，文中提出了用谱方法解非定常流动的新方法，并通过在常压力梯度和周期性压力梯度两种情形下的计算结果，与用差分法和Ｋａｎｔｏｒｏｖｉｃｈ变分法求得     

基于Simulink的无动力运载器水弹道仿真

发射无动力运载器时,由于水下环境的复杂性导致运载器的水下弹道要受到多种干扰因素的制约,为分析波浪干扰力对运载器出水运动的影响,针对无动力运载器鱼雷管水平发射,建立运载器出水运动模型,并结合波浪扰动力数学模型在Simulink环境中计算海浪中运载器的弹道和运动姿态,仿真结果表明,在复杂的发射条件与力学环境下,仿真模型可用于潜射导弹运载器水弹道的设计与仿真研究,波浪在近水面对运载器出水运动的影响不容忽视。     

深V型滑行艇横摇阻尼的实验确定

对深V型滑行艇模型进行了静水横摇衰减实验和零速正横浪规则波中横摇运动实验，讨论了在处理试验数据时所面临的一些问题；采用分段最小二乘拟合法对静水横摇衰减实验曲线进行光顺，用峰值处理法计算不同横摇角时的横摇阻尼，并进行多项式回归得到深V型滑行艇横摇阻尼公式．     

压杆屈曲大挠度近似公式的研究

本文为工程中压杆屈曲大挠度近似计算找到了一种新途径，笔者首先讨论压杆屈曲大挠度与物理学中单摆运动两种问题微分方程及边界条件的相似性，从而由单摆运动的近似解，直接通过比拟的京都是得出压杆屈曲大挠度问题的近似解，通过实例计算，其结果表明，所得的一阶近似解具有较高精度，然后给出了具有较高精度的计算压杆屈曲最大挠度的经验公式。     

基于深度图的水面重建

大面积水面及波浪的快速建模是计算机图形学研究的热点问题之一,但是由于天然波浪运动的复杂性与不规则性,现有的波浪模拟及重建方法无法在计算效率与真实感之间很好地权衡。针对此问题,本文以室外波浪为对象,以深度图像序列为输入,通过对图像缺失部分的修复,快速重建连续变化的水面模型。本文使用RealSense摄像头,捕获水面深度图并进行预处理,对无效数据区域进行标示;根据连续变化的水面深度信息,通过帧间点云追踪算法计算速度场,并以物理运动连续性为约束,同步优化深度图与速度场数据,实现水面重建。最终在室内外采集的数据场中进行实验,实验结果表明,本方法相比于图像修复方法,可以更好地保证重建水面序列的连续性和真实感。     

带有加强筋的Mindlin板动态刚度阵法

以加筋中厚矩形板为研究对象，推导了加筋板的动态刚度阵，为动态刚度阵法提供一种新单元。板的运动微分方程由Mindlin厚板理论给出，同时还考虑了板平面内的振动。对于板上加强筋的处理，则通过Hamilton原理对板的运动方程作相应的修正，最终得到加筋板的运动微分方程。而方程的解析解直接用于单元刚度阵的推导，所得加筋板单元的动态刚度阵结合传统有限元方法的单元组装和求解方法即可用于计算整个结构的动力响应。此外，还给出了加筋板单元的均方响应计算公式，可用来计算结构的平均振动能量。最后通过数值算例验证本文方法，计算结果与传统有限元方法进行分析比较。     

深水铰接塔平台的非线性动力特性分析

研究了铰接塔平台在波浪和海流作用下的非线性动力特性。将平台顶部工作单元简化为集中质量,塔柱和浮力仓简化为均匀直杆,建立了铰接塔平台动力分析模型。考虑海流和波浪对平台的作用,应用Morison公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力,依据拉格朗日原理建立了铰接塔平台的强非线性运动方程。分别考虑波浪作用和波流联合作用,采用数值计算的方法研究了铰接塔平台超谐共振和混沌运动。研究表明,波流联合作用下平台的超谐共振运动响应增加,在大幅和较高频率波浪激励下,平台系统出现混沌运动。     

压电型Euler—Bernoulli梁的有限元分析方法

本文运用微分方程等效积分形式导出的虚位移原理和智能压电材料的压电效应提出了一种表面粘贴有ＰＶＤＦ压电薄膜的Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ梁单元模型；由有限单元法给出了运动微分方程，通过数值计算，将所得结果与有关文献进行了对比分析和研究。     

波浪与两相连浮体的相互作用

应用边界积分方程方法研究了波浪与2个相连三维浮体的相互作用问题。计算中考虑了浮体相互间的水动力干涉，通过联立各浮体的运动方程以及运动连续条件求得浮体运动量。计算了2个铰连接漂浮方箱组成的系统，同Newman的结果进行了对比,当入射波的频率不在系统的自振频率附近时，结果与Newman的结果吻合良好，在自振频率附近时，铰接点处的转角和垂向位移都发生快速变化，而Newman未提到这一现象。