腐蚀损伤下海洋平台极限强度计算方法及试验研究

基于非线性有限元方法,计及材料非线性和几何非线性,考虑腐蚀损伤因素提出了一种固定式海洋平台极限强度计算方法,并以墨西哥湾某海域某典型固定式海洋平台为算例,对其进行全寿命期内极限强度计算,获得了该海洋平台极限强度随服役年限的变化规律。同时依据刚度相似和几何相似,设计完好试验模型和腐蚀试验模型,开展极限强度试验研究,将试验结果与计算结果对比分析,通过试验手段验证了腐蚀损伤下海洋平台极限强度计算方法的有效性。     

近海固定平台碰撞的准静态分析

本文采用增量有限元方法结合极限分析的概念，研究近海固定平台碰撞的静力强度。文中综合考虑了平台结构在碰撞加载过程中的大变形和塑性变形特性，建立了以广义应力表达的圆管截面的屈服条件，采用塑性节点法（ＰＮＭ）推导得到了单元的弹塑性矩阵。文中也考虑了梁柱单元的屈曲情况。本文所采用的载荷增量法结合牛顿—拉夫逊迭代，可跟踪加载过程中平台结构上塑性铰的出现，并最终获得平台结构的极限承载能力。     

固定式海洋平台极限强度试验研究

根据墨西哥湾某海域一典型固定式海洋平台为原型,按照几何相似准则和刚度相似准则设计并制作海洋平台试验模型,开展极限强度模型试验研究,观察并记录其破坏过程。并采用非线性有限元方法(ANSYS)对试验模型进行极限强度数值计算,将计算结果与试验结果对比,结果表明计算结果与试验结果吻合较好,验证非线性有限元方法的有效性。     

海洋平台的灌浆卡箍技术研究

在国内外文献研究的基础上，对钢质近海结构物的修理，加固方法做了较为深入的研究，利用丹麦学者N．S．Ottosen提出的多轴应力状态下混凝土强度理论Ottosen破坏准则，建立了钢与混凝土组合结构T型灌浆卡箍管节点的轴向受控，受压和面内弯矩作用下的非线性有限元计算模型，采用分级加载计算分析了相应的极限承载能力，并与试验结果进行比较分析，计算结果表明，经灌浆卡箍维修后的管节点应力分布，变形和极限承载能力都得到了明显的改善，所得结果较好地反映了实际结构的力学特性。     

极端循环载荷下船体裂纹箱型梁的极限强度

旨在了解箱型梁在极端循环载荷下的极限强度特性。利用非线性有限元方法来研究裂纹箱型梁的极限弯矩,分析了5种裂纹模型,探讨了裂纹类型、裂纹位置和裂纹长度的影响。考虑了两种载荷形式应用生死单元法对双向循环弯曲下裂纹扩展进行了模拟;并将由循环载荷引起的累积塑性损伤和疲劳裂纹损伤均考虑在内。无论单向循环还是双向循环,单裂纹模型的极限弯矩均小于双裂纹模型的极限弯矩;单边裂纹是最危险的裂纹类型。进一步分析了极端循环载荷下裂纹箱型梁的极限强度折减机理,得出了极限强度折减归因于这两种损伤的耦合作用的结论,并通过其他箱型梁验证了其适用性。     

桩基导管架平台的非线性分析

本文对渤海八号桩基导管架平台进行了非线性倒塌的分析，分别给出了导管架平台八倍固支计算模型和考虑桩土非线性计算模型的结构倒塌极限载荷及倒塌破坏过程     

老龄自升式平台极限承载能力与体系可靠性分析

通过海洋平台桩-土非线性弹簧模型的研究,结合桩基荷载-位移数据计算程序的编制,为工程实际应用提供简便可靠的方法。对某自升式钻井平台在完好状态和受损状态下的极限承载能力作了对比研究,通过逐级增加载荷的方法,基于精确计算模型对平台结构进行非线性分析,具体依据载荷类型、载荷作用力方向等,得到12种计算工况,研究老龄平台在受损状态下对强度储备的影响,并评估其安全状况。考虑外界荷载的随机性和不确定性,基于极限承载能力分析,采用等效荷载法,运用JC法进行平台体系可靠性计算,分析完好平台与老龄平台的结构体系可靠性,并作对比研究。     

循环载荷作用下损伤船体梁极限强度研究

为了研究循环载荷作用下扶强材初始损伤对其极限强度的影响,进行了14组扶强材的循环加载试验和分析。构造了考虑材料累积损伤完整、断筋和大变形的扶强材单元极限承载力计算公式,提出了相应循环载荷作用下损伤扶强材单元的端缩曲线表达式和船体梁极限强度计算的简化逐步破坏法。编制了循环载荷作用下船体梁损伤极限强度计算程序,进行了船体梁极限强度计算,并与有限元结果进行对比。研究结果表明：改进的损伤扶强材模型可较为准确地描述扶强材材料损伤的完整、断筋和大变形的极限承载力退化情况,扶强材腹板断裂的损伤相较初始大变形及材料累积损伤形式承载力下降程度更明显;所提出的循环载荷作用下损伤船体梁极限强度计算的简化逐步迭代方法,能定量地计算扶强材在不同类型损伤下的极限承载力退化程度,具有较高精度,方便易行,可应用于工程设计。     

夹心立管极限强度分析

针对夹心立管极限承载能力问题,通过ABAQUS软件建立了立管的非线性有限元模型,对纯外压、纯弯矩、以及外压和弯矩联合作用下的立管极限强度进行研究。研究夹心材料、初始椭圆度以及偏心焊接等因素对立管的极限承载能力影响。经有限元计算可知,胶合材料夹心立管与聚丙烯材料夹心立管在极限强度上有明显的差异;对于胶合材料夹心立管,随着初始椭圆度增加,立管的极限外压和极限弯矩均减小;对于偏心焊接的单壁立管而言,随着偏心焊接量的增大,立管的极限弯矩减小。     

波浪的非线性显式弥散关系

波浪的非线性弥散关系在应用于求解波浪的变形问题时很不方便，需要与含非线性效应的缓坡方程一起进行迭代运算，往往导致数值计算的计算量太大，计算过于复杂。采用显式形式表达非线性弥散关系，可以克服上述缺点，大为简化波浪变形数值计算的计算量。本文通过将现有的非线性弥散关系进行分析比较，给出了一个更为一般的非线性弥散关系及其显式表达式，经比较可知，该显式弥散关系与相对应非线性弥散关系吻合的很好。本文最后用该显式结合含弱非线性效应的缓坡方程，对复式浅滩地形上的波浪折射绕射进行了计算。结果表明，考虑弱非线性可以得出与实验数据更为相符的结果，而采用显式弥散关系可以有效提高计算效率,在波浪的非线性计算中不失为一种切实有效的方法。     

On the Range of Validity and Accuracy of Boussinesq-Type Models

In this paper the range of validity and comparison of accuracy of three Boussinesq-type models (Madsen and Sφrensen, 1992; Nwogu, 1993; Wei et al., 1995; referred to as MS, NW and WKGS, respectively) are analyzed and discussed. The governing equations are extended to the second-order approximations to keep higher-order nonlinear terms. Two key parameters ε and μ representing wave nonlinear and frequency dispersive properties are used to demarcate the limit of applicability for these three models. The accuracy of predictions by each model is compared by the relative errors with and without hlgher-order nonlinear terms in Boussinesq equations. A numerical model is developed based on one-dimensional Boussinesq equations and applied to the case of waves propagating over a submerged bar. The performance and feasibility of each model are tested against laboratory data.     

Generation of a four-particle entangled state via cross-Kerr nonlinearity

We propose a scheme for generating a genuine four-particle polarisation entangled state |χ⁰⁰> that has many interesting entanglement properties and potential applications in quantum information processing. In our scheme, we use the weak cross-Kerr nonlinear interaction between field-modes and the non-demolition measurement method based on highly efficient homodyne detection, which is feasible under the current experiment conditions.     

适合复杂地形的高阶Boussinesq水波方程

针对海底坡度较大(量阶为O(1))或海底曲率较大的复杂地形,建立了一个新型高阶Boussinesq水波方程.该方程可用于研究海底存在若干相互平行沙坝引起的Bragg反射问题.方程的水平速度沿水深的分布为四次多项式,色散性和变浅作用性能的精度比经典Boussinesq方程高了一阶.方程在浅水水域可以是完全非线性的.     

海洋生物遗传多样性研究现状

综述蛋白质（酶）多态性和ＤＮＡ多态性在海洋生物种质鉴定、系统进化、及群体遗传结构分析等方面的研究成果     

Effect of Nonlinearity on Groupiness of Random Wave Fields

Theoretical studies so far on random wave groups have all been in linear ways.Methods to sim-ulate random wave groups,an important subject in ocean engineering,also employ relationship resulting froma Gaussian process.Many filed measurements have shown that the real sea surfase displacement deviatessomewhat from Gaussian distribution.Tayfun et al.have further depicted in theory that the envelope spectralpeak frequency is constantly zero for a Gaussian process which means that the groupiness factors will be con-stants,too.In this paper,the effect of nonlinearity on groupiness of a random wave field is examined via thetheoretical results derived by Tayfun et al.from an expression of amplitude-modulated Stokes waves.Whenthe surface displacement is treated as a non-Gaussian process,it is found that the group height factors GF_1and GF_2 proposed by Zhao et al.and Yu et al.,respectively,depend on a nonlinearity factor as well as aspectrum-bandwidth factor,deferring from the case of a Gaussion process.Compariso     

轴对称物体上的三阶波浪力

对于轴对称物体,提出了一个三阶波浪力的全绕射计算方法,自由水面上的三阶强迫项采用向外递推的方法加以计算。本方法已在计算机上实现。对于均匀圆柱问题,本方法计算结果与Malenica的半解析解吻合良好。本方法还被用于计算圆柱上的三阶波浪力矩,结果发现在低频区三阶波浪力矩具有很大的量值。     

南海多维海洋资料非线性检测

利用多维物理参量信息余量函数的非线性检测方法对南海水温、气温及风速（侯采样间隔）之间的非线性结构进行了定性和定量分析。结果表明，南海气温和风速之间具有明显的非线性；水温与风速之间不具有明显的非线性，仅具有琐碎非线性；水温与气温之间在定性方面具有非线性特征；水温、气温及风速组成的三维系统具有琐碎非线性。因而气温和风速之间的非线性结构使南海海气相互作用加强。另外，风速在南海海气非线性相互作用中起着重要作用。     

不同光声脉冲信号与液体非线性参量测量

在不同的条件下，脉冲激光在液体中激发的光声脉冲波的波阵面可近似为平面，柱面或球面．具有不同波阵面的声脉冲在液体中传播时，其前沿上升时间随传播距离的变化规律不同，因此，液体非线性参量和声脉冲上升时间改变量之间的关系也不同。本文讨论了平面、柱面和球面的波阵面的光声脉冲波的上升时间和传播距离的关系，并给出了相应的Ｂ／Ａ的表达式．     

强非线性和色散性Boussinesq方程数值模型检验

采用同位网格有限差分法,建立了强非线性和色散性Boussinesq方程数值计算模型。以稳恒波Fourier近似解给定入射波边界条件,对均匀水深深水和浅水域不同非线性的行进波、缓坡地形上深水至浅水域的浅水变形波、以及缓坡和陡坡地形上的波浪水槽实验进行了数值计算,并将计算结果与解析解、解析数值解以及实验值进行了较为详细的比较,从而检验了模型的色散性、非线性以及不同底坡下非线性波的浅水变形性能。     

加强的适合复杂地形的水波方程及其一维数值模型验证

在他人给出的方程的基础上,通过在其动量方程中引入含4个参数的公式,推导出了加强的适合复杂地形的水波方程,新方程的色散、变浅作用以及非线性均比原来适合复杂地形的方程有了改善:色散关系式与斯托克斯线性波的Padé(4,4)阶展开式一致;变浅作用在相对水深(波数乘水深)不大于6时与解析解符合较好;非线性在相对水深不大于1.05时保持在5%的误差之内.基于该方程,在非交错网格下建立的时间差分格式为混合4阶Adams-Bashforth-Moulton的一维数值模型,并在数值计算中利用了五对角宽带解法.数值模拟了潜堤上波浪传播变形,并将数值计算结果与实验结果进行了对比,验证了该数值模型是合理的.