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卷期石油机械
一
海洋环境载荷的不确定性分析
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方华灿’高国华
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石油大学· 北京
—鲁、
摘要海洋环境载荷的分析计算是海上结构物强度保证々基础。海洋环境载荷包括风力、
波浪力、海流力、冰力、地震力等,这些力都具有随机性和模糊性,必须对其进行不确定性
分析。鉴于此,介绍风速单参数海浪谱,并提出对波高及周期统计的模糊分级统计方法、
在此基础上给出全面分析海洋环境载荷不确定性的模糊随机海浪谱及载荷谱的制作方法。
主题词海上构筑物堕丕堡塞兰载荷谱痔斜勺,
海上结构物如海上石油平台等在海洋环境载荷作用下,足够的强度是安全生产的重
要保证。海洋环境载荷包括风力、波浪力、海流力、冰力、地震力等,这些力都具有随机性
和模糊性。因此,海洋环境载荷的计算属于不确定性分析问题例如,波浪力主要取决于波
高,但波高的大小是随海况的不同而随机变化的,而且观测出的波高值也是大约值,具有模
糊性海洋环境载荷一般是交变地作用在结构物上,因而疲劳破坏常常是结构物的主要失效
模式。因此,
的疲劳强度,在使用时准确评估海上结构物的剩余寿命与可靠性,是当今国内外海洋工程上
的重要研究课题
国内外对海洋环境载荷的随机性研究得很多,如各仲形式表达的以波高及周期为随饥变
量的随机海浪谱等。但是,应用模猢数学来分析海洋环境载荷的模糊性尚属少见石油大学
北京多年来通过对海洋石油钢结构疲劳寿命问题的研究,首先提出了摸糊概率断裂与损伤
力学新学利分支,其中对不确定性海洋环境载荷的随机性及模糊性的数学处理着重进行了分
析。本文拟围绕在这方面的研究成果,就海洋环境载菏的不确定性问题进行分析。
海洋环境载荷的不确定性
波浪力是经常作用在海洋结构物上的最主要的载荷,因而进行海洋结构物强度设计和校
核时, 电都以波浪力作为主要依据。故本文下面均围绕波浪力进行不确定性分析。
.波浪力的随机性
波浪力来自于海浪,而海浪是没有必然的变化规律的随机过程。
· 教授,年业于北洋太学机械系,现从事石油矿场机械的教学和科研工作。
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石油机. 艘
浪的风的速度和压力相对于时间的变化是随机的,海浪的波面是由波高、波长,方向、位相,额
率不同的具有随机性的组成渡叠加的结果。若将组成波的振幅和位相看成随机变量,则可应
用随机过程理论来反映海浪的随机性此外. 由于观测到的海浪的基本参数如波高、周
,也需要应用随机过程理论来描述其随机性。
试验结果表明,充分成长的海浪,
高度的方差比倒于水面单位面积的波的势能也近似于常数;其自相关函数仅仅是单变量时间
间隔的函数,故能够满足广义平稳随机过程及其各态历经性的要求。
历经性, ,其波面

行分析研究。
.波浪力的模糊性