船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷：現(xiàn)場監(jiān)測及應(yīng)用
極地船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的冰載荷特性是其抗冰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冰區(qū)安全作業(yè)、結(jié)構(gòu)完整性管理的重要研究問題，其中現(xiàn)場監(jiān)測是解決該問題的有效手段。《船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷: 現(xiàn)場監(jiān)測及應(yīng)用》首先闡述了極地航行運(yùn)輸及科學(xué)考察、油氣開發(fā)、新興能源利用、軍事戰(zhàn)略等人類活動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)冰載荷的研究需求，概述了當(dāng)前極地海冰分布特性及物理力學(xué)性質(zhì)、船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷的現(xiàn)場測量及模型試驗(yàn)的研究進(jìn)展，并簡要介紹了人工智能在極地海洋工程中的應(yīng)用；接著對(duì)海冰主要類型及物理力學(xué)性質(zhì)的渤海和極地現(xiàn)場試驗(yàn)、船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷的現(xiàn)場測量研究工作進(jìn)行了介紹；然后基于實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)冰激疲勞壽命的分析方法加以論述；最后針對(duì)冰載荷設(shè)計(jì)和抗冰性能展開討論。
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目錄前言第1章 緒論 1 1.1 船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷研究的工程需求 2 1.1.1 極地航行運(yùn)輸及科學(xué)考察中的冰載荷問題 2 1.1.2 渤海冰區(qū)及極地油氣開發(fā)中的冰載荷問題 6 1.1.3 其他寒區(qū)資源開發(fā)中的冰載荷問題 12 1.1.4 極地軍事戰(zhàn)略中的冰載荷問題 15 1.2 極地海冰分布特性及物理力學(xué)性質(zhì)研究 18 1.2.1 海冰分布特性觀測 19 1.2.2 海冰物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn) 21 1.3 船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷的現(xiàn)場測量及模型試驗(yàn)研究 25 1.3.1 船舶結(jié)構(gòu)冰載荷的現(xiàn)場測量 25 1.3.2 海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷的現(xiàn)場測量 31 1.3.3 船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷的模型試驗(yàn) 38 1.4 人工智能在極地海洋工程中的應(yīng)用 42 1.4.1 人工智能技術(shù) 42 1.4.2 海冰分類及參數(shù)識(shí)別 43 1.4.3 海冰強(qiáng)度預(yù)測及冰載荷識(shí)別 46 1.4.4 冰區(qū)航行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及航線規(guī)劃 47 1.5 小結(jié) 48 參考文獻(xiàn) 49 第2章 海冰分布類型及物理力學(xué)性質(zhì) 59 2.1 海冰的主要類型 59 2.1.1 平整冰 59 2.1.2 碎冰 64 2.1.3 重疊冰 66 2.1.4 冰脊 68 2.1.5 多年冰 71 2.1.6 冰山 722.2 海冰的物理性質(zhì) 74 2.2.1 海冰的晶體結(jié)構(gòu) 74 2.2.2 海冰物理性質(zhì)的時(shí)空分布特性 81 2.3 海冰的力學(xué)性質(zhì) 89 2.3.1 海冰的強(qiáng)度 89 2.3.2 海冰的摩擦系數(shù) 103 2.3.3 海冰的彈性模量與泊松比 106 2.4 海冰的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程 108 2.4.1 海冰的熱力學(xué)過程 109 2.4.2 海冰的動(dòng)力學(xué)過程 114 2.4.3 海冰熱力–動(dòng)力學(xué)過程的數(shù)值方法 122 2.5 小結(jié).129 參考文獻(xiàn) 130 第3章 船舶結(jié)構(gòu)冰載荷的現(xiàn)場測量 138 3.1 船舶結(jié)構(gòu)冰載荷的監(jiān)測系統(tǒng) 138 3.1.1 基于“雪龍”號(hào)科學(xué)考察船的船舶結(jié)構(gòu)冰載荷監(jiān)測系統(tǒng) 138 3.1.2 航線內(nèi)冰情監(jiān)測 140 3.1.3 船舶結(jié)構(gòu)冰激響應(yīng)監(jiān)測 142 3.2 船舶結(jié)構(gòu)冰載荷的識(shí)別方法 146 3.2.1 基于影響系數(shù)矩陣的船舶結(jié)構(gòu)冰載荷識(shí)別 146 3.2.2 基于格林核函數(shù)與正則化算法的船舶結(jié)構(gòu)動(dòng)載荷識(shí)別 150 3.2.3 基于支持向量機(jī)的船舶結(jié)構(gòu)冰載荷遠(yuǎn)場識(shí)別 159 3.2.4 失效測點(diǎn)影響下船舶結(jié)構(gòu)冰載荷的有效識(shí)別方法 168 3.3 船舶結(jié)構(gòu)冰載荷的測量分析 173 3.3.1 典型極地船舶的冰載荷測量分析 173 3.3.2 我國極地科學(xué)考察中的冰載荷測量分析 185 3.3.3 我國北極貨運(yùn)航行中的冰載荷測量分析 190 3.4 小結(jié) 193 參考文獻(xiàn) 194 第4章 海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷的現(xiàn)場測量 201 4.1 基于渤海油氣平臺(tái)的海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷監(jiān)測系統(tǒng) 201 4.1.1 海冰參數(shù)觀測 203 4.1.2 冰載荷現(xiàn)場測量 209 4.2 直立海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷的測量分析 212 4.2.1 直立結(jié)構(gòu)靜冰載荷分析2134.2.2 直立結(jié)構(gòu)動(dòng)冰載荷分析 214 4.3 錐體海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷的測量分析 222 4.3.1 錐體結(jié)構(gòu)靜冰載荷分析 223 4.3.2 海冰與錐體結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)理 226 4.3.3 錐體結(jié)構(gòu)動(dòng)冰載荷分析 231 4.4 小結(jié) 235 參考文獻(xiàn) 235 第5章 船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的冰激疲勞分析 238 5.1 船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)冰激疲勞的分析方法 238 5.1.1 冰激疲勞環(huán)境模型 238 5.1.2 S-N曲線和累積損傷模型 240 5.1.3 熱點(diǎn)應(yīng)力幅值的分析方法 243 5.1.4 冰激疲勞的評(píng)估流程 249 5.2 船舶結(jié)構(gòu)的冰激疲勞分析 250 5.2.1 冰激疲勞環(huán)境參數(shù)與疲勞工況 251 5.2.2 實(shí)測冰載荷作用下的船舶結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析 253 5.2.3 船舶結(jié)構(gòu)冰激疲勞損傷評(píng)估 257 5.3 海洋工程結(jié)構(gòu)的冰激疲勞分析 260 5.3.1 冰激疲勞環(huán)境參數(shù)與疲勞工況 260 5.3.2 海洋工程結(jié)構(gòu)的時(shí)域冰激疲勞分析 263 5.3.3 海洋工程結(jié)構(gòu)的頻域冰激疲勞分析 267 5.4 小結(jié).271 參考文獻(xiàn) 271 第6章 船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的冰載荷設(shè)計(jì)和抗冰性能.274 6.1 船舶結(jié)構(gòu)冰載荷 274 6.1.1 基于冰級(jí)規(guī)范的船舶冰載荷 275 6.1.2 船舶冰阻力經(jīng)驗(yàn)公式 280 6.1.3 船舶冰載荷時(shí)空分布特性 285 6.2 海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷 290 6.2.1 直立海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷 290 6.2.2 錐體海洋工程結(jié)構(gòu)冰載荷 296 6.2.3 非規(guī)則結(jié)構(gòu)的冰載荷 305 6.3 船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的抗冰性能 309 6.3.1 船舶結(jié)構(gòu)的抗冰性能 309 6.3.2 海洋工程結(jié)構(gòu)的抗冰性能 3126.4 小結(jié) 323 參考文獻(xiàn) 324
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