Nonlinear and Stochastic Dynamics of Compliant Offshore Structures

هدف این مونوگراف نشان دادن این است که چگونه یک ساختار فراساحلی سازگار در یک محیط اقیانوسی را می‌توان در دو و سه بعدی مدل‌سازی کرد. مونوگراف به پنج بخش تقسیم شده است. فصل 1 انگیزه مهندسی برای این کار، یعنی سازه های فراساحلی را ارائه می دهد. اینها ساختارهای بسیار پیچیده ای هستند که برای کاربردهای مختلف استفاده می شوند. می توان از مدل های پرتو برای مطالعه اولیه دینامیک آنها استفاده کرد. فصل 2 مروری بر روش های متغیر است و بنابراین شامل موضوعات: اصل کار مجازی، اصل دالامبر، معادله لاگرانژ، اصل همیل تون، و اصل همیلتون توسعه یافته است. از این روش ها برای استخراج معادلات حرکت در سراسر این تک نگاری استفاده می شود. فصل 3 مروری بر مدل های تیر عرضی موجود است. آنها مدل های اویلر-برنولی، ریلی، برشی و تیموشنکو هستند. معادلات حرکت به صورت تحلیلی با استفاده از اصل همیلتون توسعه یافته، همانطور که در فصل 2 بیان شد، استخراج و حل می شوند. مدل های تیر به عنوان نمایش سازه های پیچیده مفید هستند. در فصل 4، یک نیروی سیال که نماینده نیروهایی است که بر روی سازه های فراساحلی عمل می کنند، فرموله شده است. بار محیطی ناشی از جریان اقیانوس و امواج تصادفی با استفاده از معادله موریسون به دست می آید. امواج تصادفی با استفاده از طیف پیرسون-موسکوویتز با تئوری موج خطی Airy فرموله می‌شوند.

The purpose of this monograph is to show how a compliant offshore structure in an ocean environment can be modeled in two and three di­ mensions. The monograph is divided into five parts. Chapter 1 provides the engineering motivation for this work, that is, offshore structures. These are very complex structures used for a variety of applications. It is possible to use beam models to initially study their dynamics. Chapter 2 is a review of variational methods, and thus includes the topics: princi­ ple of virtual work, D'Alembert's principle, Lagrange's equation, Hamil­ ton's principle, and the extended Hamilton's principle. These methods are used to derive the equations of motion throughout this monograph. Chapter 3 is a review of existing transverse beam models. They are the Euler-Bernoulli, Rayleigh, shear and Timoshenko models. The equa­ tions of motion are derived and solved analytically using the extended Hamilton's principle, as outlined in Chapter 2. For engineering purposes, the natural frequencies of the beam models are presented graphically as functions of normalized wave number and geometrical and physical pa­ rameters. Beam models are useful as representations of complex struc­ tures. In Chapter 4, a fluid force that is representative of those that act on offshore structures is formulated. The environmental load due to ocean current and random waves is obtained using Morison's equa­ tion. The random waves are formulated using the Pierson-Moskowitz spectrum with the Airy linear wave theory.