海洋结构工程内容简介

本书由结构设计原理、极限强度、疲劳断裂、结构可靠性、结构风险评估共五篇三十四章组成。有限元分析和动态/疲劳分析的广泛使用、计算机和信息技术的迅猛发展以及风险和可靠性方法的应用是本书写作的基础。

本书适用于从事结构设计的海洋结构工程师、船舶设计师、机械工程师和土木工程师使用。随着基于可靠性的极限状态设计在结构工程领域得到日益广泛的应用，本书亦可为其他领域的结构工程师提供参考，例如建筑、桥梁和航天器等领域。

第一部分 结构设计原理

第1章 概述

1.1 结构设计准则

1.2 强度和疲劳分析

1.3 结构可靠性应用

1.4 风险评估

1.5 本书的布局

1.6 怎样使用本书

参考文献

第2章 船舶设计中波浪载荷和分类

2.1 概述

2.2 波浪和波浪统计

2.3 随机波浪中的船舶响应

2.4 船舶设计规范

参考文献

第3章 海洋结构物载荷和动态响应

3.1 概述

3.2 环境影响

3.3 环境载荷和漂浮动力学分析

3.4 结构响应分析

3.5 极限分析

3.6 小结

3.7 附录A：弹性梁的振动

参考文献

第4章 根据规范确定船体尺寸

4.1 概述

4.2 船舶稳定和强度的基本概念

4.3 纵向强度的初始船材尺寸标准

4.4 横向强度的初始船材尺寸标准

4.5 局部强度的初始船材尺寸标准

参考文献

第5章 船体设计分析

5.1 概述

5.2 载荷设计

5.3 有限元法强度分析

参考文献

第6章 海洋结构分析

6.1 引言

6.2 项目规划

6.3 有限元分析的使用

6.4 设计载荷与载荷校验

6.5 结构模型

参考文献

第7章 海洋结构极限状态设计

7.1 引言

7.2 极限状态设计

7.3 疲劳极限状态设计

参考文献

第二部分 极限强度

第8章 柱和梁-柱的屈曲/失稳

8.1 圆柱的屈曲和极限强度

8.2 梁-柱的屈曲和极限强度

8.3 梁-柱的塑性设计

8.4 实例

参考文献

第9章 圆管的屈曲和局部屈曲

9.1 引言

9.2 实验

9.3 理论分析

9.4 计算结果

9.5 结论

9.6 例子

参考文献

第10章 板和加筋板的极限强度

10.1 引言

10.2 复合载荷

10.3 板的屈曲强度

10.4 非加筋板的极限强度

10.5 加筋板的极限强度

10.6 加筋板的总屈曲(包括所有板格屈曲)

参考文献

……

第11章 圆柱壳的极限强度

第12章 非线性有限元分析理论

第13章 船体极限强度分析

第14章 撞击载荷下的海洋结构物

第15章 地震载荷作用下的海洋结构

第三部分 疲劳断裂

第16章 疲劳和断裂机理

第17章 疲劳性能

第18章 疲劳载荷和应力

第19章 简化疲劳评估

第20章 疲劳谱分析和设计

第21章 断裂力学的应用

第22章 材料选择和标准

第四部分 结构可靠，DOL

第23章 结构可靠性理论基础

第24章 随机变量和不确定性分析

第25章 船舶结构可靠性

第26章 基于可靠性的设计和规范校核

第27章 疲劳可靠性

第28章 基于概率和风险的检测规划

第五部分 结构风险评估

第29章 风险评估方法

第30章 海洋结构的风险评估

第31章 船舶工业标准安全评估(FSA)

第32章 油田开发的经济风险评估

第33章 人员可靠性评估

第34章 基于风险评估的维护

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本书介绍了各类海洋结构物（包括海洋平台、定位系统、海底管道及立管）的结构特性和适用范围，阐述了风、浪、流、冰、地震等载荷的相关计算方法，重点介绍了与结构工程相关的力学基础知识以及使用这些知识对海洋结构物进行静力学分析和动力学分析的各种方法。

本书可作为高等院校海洋油气工程类专业及相关专业的教材或参考书，也可供从事海洋平台工程相关领域的科技人员学习和参考。

第一章　海洋结构物概述

第一节　海洋结构物的发展历史

第二节　海洋平台

第三节　浮式结构定位系统

第四节　海底管道以及立管系统

思考题

第二章　海洋结构物环境载荷

第一节　流体力学基础知识

第二节　风载荷以及流载荷

第三节　地震载荷、冰载荷和波浪抨击载荷

第四节　波浪的确定性描述

第五节　波浪的统计性描述

第六节　波浪载荷

思考题

第三章　海洋结构物静力学分析

第一节　静止流体的基本特性

第二节　浮力以及稳定性

第三节　压力积分法

思考题

第四章　海洋结构物单自由度系统动力学分析

第一节　单自由度系统振动基础知识

第二节　单自由度线性系统固有频率

第三节　单自由度非线性系统固有频率

第四节　单自由度系统响应函数

思考题

第五章　海洋结构物多自由度系统动力学分析

第一节　多自由度系统振动基础知识

第二节　多自由度系统运动方程求解

第三节　海洋结构物多自由度系统应用举例分析

思考题

第六章　海洋结构物连续系统动力学分析

第一节　梁模型和索模型运动方程

第二节　索模型动力响应

第三节　梁模型动力响应

思考题

第七章　海洋结构物疲劳分析

第一节　疲劳分析基础知识

第二节　应力疲劳

第三节　变幅载荷谱作用下的疲劳寿命

第四节　随机载荷谱作用下的疲劳寿命

第五节　海洋结构物疲劳寿命估算

思考题

参考文献2100433B

随着航天和航空遥感技术的发展，航天和航空遥感技术逐渐应用于海洋探测，形成天基海洋环境遥感。天基海洋遥感具有观测范围广、重复周期短、时空分辨率高等特点，可以在较短时间内对全球海洋成像，可以观测船舶不易到达的海域，可以观测普通方法不易测量或不可观测的参量，成为继地面和海面观测的第二大海洋观探测平台，也成为发达国家竭力争夺的海洋高科技之一。近年来，美国、欧洲、日本等航天大国相继制定了相应的海洋发展规划。

海洋观测技术卫星遥感观测

国外已经陆续发射了多颗海洋水色卫星、海洋地形卫星和海洋动力环境卫星。

1）SeaStar卫星

1997年8月，美国发射了SeaStar海洋水色卫星。星上装载有第二代海洋水色传感器，共有8个通道，前6个通道位于可见光范围，7、8通道位于近红外，中心波长分别为765nm和865nm；地面分辨率为1．1km，该卫星现仍在运行。

2）EOS卫星系列

EOS系列中的EOS－AM卫星主要用于陆地和大气观测、物理和化学、气候环境调查。第一颗EOS－AM卫星Terra于1999年12月18日发射。EOS－AM1卫星装载五个主要仪器：中分辨率成像光谱仪（MODIS－N）、先进星载热发射和反射辐射器（ASTER）、多角度成像光谱仪（MI－SR）、云和地球辐射能量系统（CERES）和对流层污染仪（MOPITT）。EOS－PM卫星共计三颗，第一颗EOS－PM卫星Aqua于2002年5月4日发射；EOS－PM2卫星Aura于2004年7月15发射；EOS－PM3于2010年12月发射。

EOS－PM卫星装载的仪器有：先进的微波探测器（AMSU）、微波湿度探测器（MHS）、云和地球辐射能量系统（CERES）、中分辨率成像光谱仪（MODIS－N）、大气红外探测器（AIRS）、多通道微波成像辐射器（MIMR）。

3）Geosat卫星

1985年3月，美国海军发射了Geosat大地测量卫星，也是一颗海洋地形卫星，星上装载的唯一传感器是一部Ku波段（13．5GHz）的雷达高度计。该卫星以军用为主，用于测量海洋表面有效波高，研究地球重力场、海潮和海面地形等，鉴于卫星轨道误差大（50cm）和数据保密等原因，没有得到广泛应用。1998年2月，美国海军又发射了Geosat的后继卫星GFO－1，运行至今。

海洋观测技术航空海洋观测

航空海洋探测采用固定翼飞机和无人机为传感器载体，具有机动灵活、探测项目多、接近海面、分辨率高、不受轨道限制、易于海空配合而且投资少等特点，是海洋环境监测的重要遥感平台，通过搭载的微波和光学遥测设备，能够实时获取大气海洋环境资料。在军事上，由于无人机可有效减少人员伤亡，得到了广泛应用。典型代表有美国的“全球鹰”、“捕食者”，澳大利亚的Aerosonde等无人机。