文档介绍：《海洋工程环境学》
Environmental Mechanics of Ocean Engineering
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0 海洋结构物设计
各种环境因素引起的荷载
不同环境因素联合作用引起的荷载
外部荷载确定
设计波/安全系数
谱分析/可靠性分析
理论计算
经验与试验
规范与规则
波浪载荷分析
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0 海洋结构物设计
海洋结构物设计建造规范与规则
确定外部荷载
美国石油学会 API
挪威船级社 DNV
中国船级社 CCS
船东选定
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浪
周期性
结
构
主
体
弯矩
振动
断裂
疲劳
运动
0 海洋结构物与环境因素的相互作用
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1. 能量谱密度概念
1. 海洋环境因素分析计算
实际海浪是极其复杂的，只能将海浪作为一个随机过程加以研究，即略去个别波的特征，而是从总体上来加以把握。谱的概念就是从海浪的能量分布上描述海浪的特性。
因为知道了海浪谱，海浪的内外结构就得到描述。海浪谱的研究，在工程应用上是十分重要的。在造船和海洋工程中，50年代以前是利用简单规则波来讨论船体或其它水工建筑物在波浪作用下的运动和波浪的作用力，但实际海浪的复杂结构是远非简单规则波可以代表的。因此，必须将海浪对船体或其它海洋工程建筑的作用也要用谱的概念来作研究，才能较好地反映实际情况。
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波浪运动的能量分布特征
1. 能量谱密度概念
上节中介绍了Longuet－Higgins提出的海浪模型。这个模型是：任一固定点的表面波动(t)是由无限多个随机余弦组成波迭加而成，即：
为第n个具有常频的组成波的幅值；
为常频，为第n个组成波的频率；
为第n个组成波的相位 (随机变量,正态分布)。
1. 海洋环境因素分析计算
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波浪运动的能量分布特征
1. 能量谱密度概念
波动过程为外界输入能量所致，因此，波动过程本身是能量演变的过程。
单个组成波在单位面积的铅直水柱内的平均能量为
海浪的总能量E由所有组成波提供。
1. 海洋环境因素分析计算
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波动能量示意图
1. 海洋环境因素分析计算
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对一单元规则波，其单位面积具有的波能为：
去掉系数，随机过程 t 时刻，频率在单位区间，波动的能量可以表示为
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该能量在整个测量周期的平均值为
该能量关于频率区间的平均值被称之为能量谱密度函数：
波浪运动的能量分布特征
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50
谱（spectrum）的物理概念是表示随机过程的波动能量在频率域的分布。
波浪运动的能量分布特征
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