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船舶与海洋工程结构冰载荷现场监测及应用

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作者: 季顺迎,陈晓东
出版社: 科学出版社
ISBN: 9787030731371

出版时间: 2023-06
装帧: 精装
开本: 16开

作者: 季顺迎,陈晓东
出版社: 科学出版社

ISBN: 9787030731371
出版时间: 2023-06

装帧: 精装
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第1章绪论1

1.1船舶与海洋工程结构冰载荷研究的工程需求2

1.1.1极地航行运输及科学考察中的冰载荷问题2

1.1.2渤海冰区及极地油气开发中的冰载荷问题6

1.1.3其他寒区资源开发中的冰载荷问题12

1.1.4极地军事战略中的冰载荷问题15

1.2极地海冰分布特性及物理力学性质研究18

1.2.1海冰分布特性观测19

1.2.2海冰物理力学性质试验21

1.3船舶与海洋工程结构冰载荷的现场测量及模型试验研究25

1.3.1船舶结构冰载荷的现场测量25

1.3.2海洋工程结构冰载荷的现场测量31

1.3.3船舶与海洋工程结构冰载荷的模型试验38

1.4人工智能在极地海洋工程中的应用42

1.4.1人工智能技术42

1.4.2海冰分类及参数识别43

1.4.3海冰强度预测及冰载荷识别46

1.4.4冰区航行风险评估及航线规划47

1.5小结48

参考文献49

第2章海冰分布类型及物理力学性质59

2.1海冰的主要类型59

2.1.1平整冰59

2.1.2碎冰64

2.1.3重叠冰66

2.1.4冰脊68

2.1.5多年冰71

2.1.6冰山72

2.2海冰的物理性质74

2.2.1海冰的晶体结构74

2.2.2海冰物理性质的时空分布特性81

2.3海冰的力学性质89

2.3.1海冰的强度89

2.3.2海冰的摩擦系数103

2.3.3海冰的弹性模量与泊松比106

2.4海冰的热力学和动力学过程108

2.4.1海冰的热力学过程109

2.4.2海冰的动力学过程114

2.4.3海冰热力–动力学过程的数值方法122

2.5小结.129

参考文献130

第3章船舶结构冰载荷的现场测量138

3.1船舶结构冰载荷的监测系统138

3.1.1基于“雪龙”号科学考察船的船舶结构冰载荷监测系统138

3.1.2航线内冰情监测140

3.1.3船舶结构冰激响应监测142

3.2船舶结构冰载荷的识别方法146

3.2.1基于影响系数矩阵的船舶结构冰载荷识别146

3.2.2基于格林核函数与正则化算法的船舶结构动载荷识别150

3.2.3基于支持向量机的船舶结构冰载荷远场识别159

3.2.4失效测点影响下船舶结构冰载荷的有效识别方法168

3.3船舶结构冰载荷的测量分析173

3.3.1典型极地船舶的冰载荷测量分析173

3.3.2我国极地科学考察中的冰载荷测量分析185

3.3.3我国北极货运航行中的冰载荷测量分析190

3.4小结193

参考文献194

第4章海洋工程结构冰载荷的现场测量201

4.1基于渤海油气平台的海洋工程结构冰载荷监测系统201

4.1.1海冰参数观测203

4.1.2冰载荷现场测量209

4.2直立海洋工程结构冰载荷的测量分析212

4.2.1直立结构静冰载荷分析213

4.2.2直立结构动冰载荷分析214

4.3锥体海洋工程结构冰载荷的测量分析222

4.3.1锥体结构静冰载荷分析223

4.3.2海冰与锥体结构的相互作用机理226

4.3.3锥体结构动冰载荷分析231

4.4小结235

参考文献235

第5章船舶与海洋工程结构的冰激疲劳分析238

5.1船舶与海洋工程结构冰激疲劳的分析方法238

5.1.1冰激疲劳环境模型238

5.1.2S-N曲线和累积损伤模型240

5.1.3热点应力幅值的分析方法243

5.1.4冰激疲劳的评估流程249

5.2船舶结构的冰激疲劳分析250

5.2.1冰激疲劳环境参数与疲劳工况251

5.2.2实测冰载荷作用下的船舶结构应力分析253

5.2.3船舶结构冰激疲劳损伤评估257

5.3海洋工程结构的冰激疲劳分析260

5.3.1冰激疲劳环境参数与疲劳工况260

5.3.2海洋工程结构的时域冰激疲劳分析263

5.3.3海洋工程结构的频域冰激疲劳分析267

5.4小结.271

参考文献271

第6章船舶与海洋工程结构的冰载荷设计和抗冰性能.274

6.1船舶结构冰载荷274

6.1.1基于冰级规范的船舶冰载荷275

6.1.2船舶冰阻力经验公式280

6.1.3船舶冰载荷时空分布特性285

6.2海洋工程结构冰载荷290

6.2.1直立海洋工程结构冰载荷290

6.2.2锥体海洋工程结构冰载荷296

6.2.3非规则结构的冰载荷305

6.3船舶与海洋工程结构的抗冰性能309

6.3.1船舶结构的抗冰性能309

6.3.2海洋工程结构的抗冰性能312

6.4小结323

参考文献324

内容摘要
极地船舶与海洋工程结构的冰载荷特性是其抗冰结构设计、冰区安全作业、结构完整性管理的重要研究问题，其中现场监测是解决该问题的有效手段。本书首先阐述了极地航行运输及科学考察、油气开发、新兴能源利用、军事战略等人类活动对结构冰载荷的研究需求，概述了当前极地海冰分布特性及物理力学性质、船舶与海洋工程结构冰载荷的现场测量及模型试验的研究进展，并简要介绍了人工智能在极地海洋工程中的应用；接着对海冰主要类型及物理力学性质的渤海和极地现场试验、船舶与海洋工程结构冰载荷的现场测量研究工作进行了介绍；然后基于实测数据对冰激疲劳寿命的分析方法加以论述；最后针对冰载荷设计和抗冰性能展开讨论。
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