基于集合卡尔曼滤波方法的振荡流Morison方程校核与研究

1

作者 李健增 孟祥飞 +2 位作者 范晓文 张士岩 及春宁 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期289-297,共9页

当利用Morison方程开展小KC(Keulegan-Carpenter)数场景下水下桩柱结构地震响应模拟时,拖曳力系数C_(d)和惯性力系数C_(m)是影响计算可靠性的关键。系数的获取方式与精度判别目前尚未统一,同时缺乏不同要素对系数影响的全面性分析。针... 当利用Morison方程开展小KC(Keulegan-Carpenter)数场景下水下桩柱结构地震响应模拟时,拖曳力系数C_(d)和惯性力系数C_(m)是影响计算可靠性的关键。系数的获取方式与精度判别目前尚未统一,同时缺乏不同要素对系数影响的全面性分析。针对这一问题,以水下桩柱结构的二维CFD(computational fluid dynamics)仿真数据为基础,开展了基于集合卡尔曼滤波方法的Morison方程系数寻优方程组建模,制定了防非物理性拟合和支持方程组快速迭代收敛的先验数据预处理策略和针对振荡时序数据的误差判定指标,在此基础上设计了包含不同截面形状、不同振幅、不同振动周期等要素的系列计算方案。结果表明,提出的以集合卡尔曼滤波为基础的拟合方法,兼顾了处理精度与计算效率,可有效模拟非线性复杂场景下C_(d)和C_(m)与受力之间的关系,同时可为同类型小KC数应用场景下的水中地震载荷受力计算提供数据指导以及数学基础。 展开更多

关键词 集合卡尔曼滤波方法 morison方程 参数校核

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Morison方程在进水塔动水压力计算中的应用 被引量：2

2

作者 党康宁 刘云贺 +2 位作者 陶磊 张静宜 张希 《人民黄河》 CAS 北大核心 2022年第12期117-119,126,共4页

地震时水体会对水工结构产生动水压力,如何简便高效地考虑动水压力作用是进水塔动力响应分析的基础。引入计算深水桥墩波浪力时广泛采用的Morison方程,对其进行扩展,使其可以用于矩形截面的进水塔。推导过程表明,塔内外动水压力均转化... 地震时水体会对水工结构产生动水压力,如何简便高效地考虑动水压力作用是进水塔动力响应分析的基础。引入计算深水桥墩波浪力时广泛采用的Morison方程,对其进行扩展,使其可以用于矩形截面的进水塔。推导过程表明,塔内外动水压力均转化为附加质量,附加质量分布与塔体截面形状有直接关系,与水深无关。通过实例将本文方法与水工抗震标准中进水塔附加质量法进行比较,并通过计算动水压力证明了提出方法的适用性。 展开更多

关键词 进水塔 morison方程 附加质量 地震响应 动水压力

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基于共旋坐标法的海洋柔性管缆动力学分析

3

作者 孙晓旭 柯旺 赵岩 《计算力学学报》 北大核心 2025年第1期37-43,共7页

海洋柔性结构的运动往往随着开采深度和离岸距离的增加而不断增大,这种大幅度的往复运动使得结构危险点极易发生疲劳损伤,显著增加了失效的风险。本文考虑海洋柔性管缆大位移、大旋转和小应变的几何非线性,基于共旋坐标法开展了结构动... 海洋柔性结构的运动往往随着开采深度和离岸距离的增加而不断增大,这种大幅度的往复运动使得结构危险点极易发生疲劳损伤,显著增加了失效的风险。本文考虑海洋柔性管缆大位移、大旋转和小应变的几何非线性,基于共旋坐标法开展了结构动力学分析。首先,基于共旋坐标法建立了柔性管缆的基本运动方程;其次,根据Morison方程计算水动力效应得到海洋柔性管缆的运动方程,并应用Newton-Raphson法结合HHT法进行求解;最后,在数值算例中将本文方法与商业软件分析结果进行对比,表明本文提出的方法能够有效用于海洋柔性管缆的非线性动力学分析。 展开更多

关键词 海洋柔性管缆 非线性动力分析 共旋坐标法 morison方程 随机波浪载荷

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地震动水压力对深水桥墩的影响 被引量：63

4

作者 高学奎 朱晞 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期55-58,共4页

在Morison方程的基础上,用附加质量考虑水的影响,采用有限元方法来分析深水桥墩的地震响应.通过对实例的分析,认为地震动水压力对深水桥墩的影响是显著的,动水压力的作用使桥墩的地震响应最大值增大了近50%,并得出了影响动水压力的主要... 在Morison方程的基础上,用附加质量考虑水的影响,采用有限元方法来分析深水桥墩的地震响应.通过对实例的分析,认为地震动水压力对深水桥墩的影响是显著的,动水压力的作用使桥墩的地震响应最大值增大了近50%,并得出了影响动水压力的主要因素.同时与我国现行抗震规范的计算结果进行了比较分析,认为在抗震设计中是否考虑地震动水压力对桥墩的影响采用相对水深来决定更为合理. 展开更多

关键词 水-结构相互作用 morison方程 有限元方法 地震反应

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考虑墩-水耦合作用时桥墩动力反应分析 被引量：8

5

作者 孟庆利 叶建 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第4期219-227,共9页

本文研究了考虑墩-水耦合作用下的桥墩动力特性以及地震响应特性。利用ANSYS有限元软件,采用Morison方程法和流体单元法考虑墩-水流固耦合作用,对不同淹没深度的桥墩进行动力特性分析和地震动时程分析,对比分析结果表明:考虑墩-水耦合作... 本文研究了考虑墩-水耦合作用下的桥墩动力特性以及地震响应特性。利用ANSYS有限元软件,采用Morison方程法和流体单元法考虑墩-水流固耦合作用,对不同淹没深度的桥墩进行动力特性分析和地震动时程分析,对比分析结果表明:考虑墩-水耦合作用,桥墩弯曲自振频率降低,降低幅度随着桥墩淹没深度的增加而增大;验证了Morison方程法在深水桥墩模态分析和地震响应分析中的有效性;由于墩-水耦合作用,桥墩的墩顶位移和墩底内力响应均有显著增大。因此对于位于深水中的桥梁,在进行抗震设计时考虑墩-水耦合作用是非常必要的。 展开更多

关键词 桥墩 墩-水耦合作用 morison方程法 流体单元法 动力反应

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考虑动水压力作用影响的矩形深水桥墩地震响应分析 被引量：2

6

作者 卢华喜 郑孝辉 周珍伟 《建筑技术》 北大核心 2017年第3期245-248,共4页

基于Morison方程法,采用附加质量考虑动水压力的影响研究在动水压力作用影响下,矩形实体桥墩与空心桥墩的自振特性和地震响应峰值随水深的变化规律。结果表明:桥墩入水深度、迎水面越大,动水压力作用使其自振频率折减越大,且相对于实体... 基于Morison方程法,采用附加质量考虑动水压力的影响研究在动水压力作用影响下,矩形实体桥墩与空心桥墩的自振特性和地震响应峰值随水深的变化规律。结果表明:桥墩入水深度、迎水面越大,动水压力作用使其自振频率折减越大,且相对于实体桥墩而言,空心桥墩自振特性改变更大。随着水深的增加,动水压力对桥墩地震响应的影响也增大,顺桥向(迎水面大)地震响应峰值增大幅度大于横桥向(迎水面小),其最大差值约达150%;空心桥墩地震响应峰值增大幅度大于实体桥墩,其最大差值约70%。 展开更多

关键词 morison方程法 自振特哇 地震响应

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圆筒型FPSO阻尼板结构强度计算方法研究 被引量：6

7

作者 周书敏 杨玥 王璞 《船舶》 2021年第5期114-119,共6页

阻尼板作为增加圆筒型FPSO附连水质量和黏性阻尼的关键装置,可有效降低垂荡和横摇运动。阻尼板通常为与柱型筒体相连的悬臂梁式箱型结构,阻尼板及其与筒体连接区域处的结构设计及强度校核是圆筒型FPSO结构设计的关键。以阻尼板处最大压... 阻尼板作为增加圆筒型FPSO附连水质量和黏性阻尼的关键装置,可有效降低垂荡和横摇运动。阻尼板通常为与柱型筒体相连的悬臂梁式箱型结构,阻尼板及其与筒体连接区域处的结构设计及强度校核是圆筒型FPSO结构设计的关键。以阻尼板处最大压力及最大阻尼力作为目标设计载荷,采用子模型法校核其结构强度,以总强度分析得到的变形作为子模型边界条件,采用Morison法模拟黏性阻尼载荷,对阻尼板结构强度进行校核分析,为阻尼板的结构设计提供依据和指导。 展开更多

关键词 阻尼板结构 目标设计载荷 morison法

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波浪中浮体运动与遭遇荷载计算研究 被引量：8

8

作者 王言英 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期313-319,共7页

给出随机波浪运动要素及其作用下流场的分析方法和海洋结构物的运动与遭遇荷载的计算方法.关于我国沿海设计波参数的预报、非线性波流场的计算、修正的切片法和三维浮体运动与荷载的面元计算法的研究成果及其相应的计算机程序,已经部分... 给出随机波浪运动要素及其作用下流场的分析方法和海洋结构物的运动与遭遇荷载的计算方法.关于我国沿海设计波参数的预报、非线性波流场的计算、修正的切片法和三维浮体运动与荷载的面元计算法的研究成果及其相应的计算机程序,已经部分地得到了试验和相关研究成果的验证,并获得了船舶与海洋结构物设计工程的应用. 展开更多

关键词 浮体运动 morison方程 切片法 三维源汇分布法 波浪理论 浮式海洋结构物 船舶设计

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动水压力影响下考虑SSI效应的桥墩结构地震响应分析 被引量：1

9

作者 卢华喜 徐路遥 郑孝辉 《华东交通大学学报》 2018年第1期9-13,共5页

基于Morison方程法,采用附加质量考虑动水压力的影响,利用ABAQUS软件计算平台建立了动水压力作用下刚性地基桥墩和考虑SSI效应的桥墩结构,对动水压力作用下考虑和不考虑SSI效应时桥墩的地震响应进行了比较,分析了考虑SSI效应的桥墩的地... 基于Morison方程法,采用附加质量考虑动水压力的影响,利用ABAQUS软件计算平台建立了动水压力作用下刚性地基桥墩和考虑SSI效应的桥墩结构,对动水压力作用下考虑和不考虑SSI效应时桥墩的地震响应进行了比较,分析了考虑SSI效应的桥墩的地震响应随水深的变化规律。结果表明:动水压力作用会增大桥墩的地震响应,其受桥墩入水深度的影响;当考虑SSI效应后,动水压力作用对桥墩自振频率折减和地震响应增大作用有所降低,但仍不能忽视动水压力作用。 展开更多

关键词 morison方程法 SSI效应(soil-structure interaction) 自振特性 地震响应

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结构流固耦合波浪动力响应的一阶预估校正法 被引量：2

10

作者 徐亚洲 李杰 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第7期781-786,共6页

文章基于流固耦合Morison公式和直接积分法,将待求解时刻的结构速度在上步速度处展开为Taylor级数并取至一阶精度,由此可以通过上步速度及加速度预估结构的下一步速度,从而实现对Morison波浪力的校正,避免了时间步长内的反复迭代。以Wil... 文章基于流固耦合Morison公式和直接积分法,将待求解时刻的结构速度在上步速度处展开为Taylor级数并取至一阶精度,由此可以通过上步速度及加速度预估结构的下一步速度,从而实现对Morison波浪力的校正,避免了时间步长内的反复迭代。以Wilson-θ法为例,给出了多自由度结构在波浪作用下考虑流固耦合时动力响应的积分格式。算例分析表明,与不考虑流固耦合效应的结果相比,预估校正法计算的结构瞬态响应变小,特别是加速度和速度响应的减小更为明显,而稳态响应则逐渐趋于一致。 展开更多

关键词 流固耦合 morison公式 直接积分法 预估校正 波浪动力响应

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考虑动水压力影响的单柱式桥墩地震反应分析 被引量：22

11

作者 李富荣 陈国兴 王志华 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2008年第2期114-121,共8页

在Morison方程的基础上,用附加水质量法考虑动水压力对桥墩的影响,以单柱式桥墩为研究对象,以ABAQUS有限元软件为计算平台,建立了考虑桩-土动力相互作用的单柱式桥墩地震反应分析模型,考虑土体和桥墩混凝土的动力非线性特征,分析了地震... 在Morison方程的基础上,用附加水质量法考虑动水压力对桥墩的影响,以单柱式桥墩为研究对象,以ABAQUS有限元软件为计算平台,建立了考虑桩-土动力相互作用的单柱式桥墩地震反应分析模型,考虑土体和桥墩混凝土的动力非线性特征,分析了地震动作用下动水压力对单柱式桥墩的墩顶相对墩底位移、加速度、剪力和弯矩反应的影响,并探讨了水位对单柱式桥墩地震反应特性的影响。结果表明:动水压力改变桥墩的地震反应特性,增大了桥墩顶部相对底部的位移、墩顶绝对加速度和墩底的内力,水位变化影响桥墩的地震反应特性。对于深水桥墩抗震设计计算,考虑动水压力效应、水位变化是有必要的。 展开更多

关键词 morison方程 动水压力 附加水质量法 单柱式桥墩 地震反应

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波流作用下圆形重力网箱锚绳受力分析的理论模型

12

作者 杜健航 何真 +5 位作者 鄢奉林 李志强 王筱珍 俞国燕 刘璨 王贵 《广东海洋大学学报》 CAS 2012年第1期81-86,共6页

基于线性波理论及Morison方法,推导建立了波-流共同作用下圆形深水网箱锚绳受力求解的理论模型。以湛江湾特呈岛深水网箱养殖基地为背景,分析了典型圆形重力网箱在特征波浪、海流作用下的浮架、网衣及锚绳的受力特性,并与现场实测的数... 基于线性波理论及Morison方法,推导建立了波-流共同作用下圆形深水网箱锚绳受力求解的理论模型。以湛江湾特呈岛深水网箱养殖基地为背景,分析了典型圆形重力网箱在特征波浪、海流作用下的浮架、网衣及锚绳的受力特性,并与现场实测的数据进行了比较。结果显示,理论计算结果能较好地与实测数据吻合。在本算例中,当网箱处于湾内时,海流是其主要的外部动力因素,随着网箱向湾外的发展,波浪力对锚绳力的贡献将显著增加;当波高超过2 m时,波浪力将成为主要的外部动力因素。该理论求解体系能方便有效地应用于工程中,为深水抗风浪网箱的受力分析及锚泊系统设计等问题提供积极的理论参考及初步的定量估计。 展开更多

关键词 圆形重力网箱 锚泊系统 锚绳受力 morison方法

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考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法 被引量：7

13

作者 王元战 龙俞辰 王朝阳 《水道港口》 2014年第2期93-98,共6页

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文... 离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。 展开更多

关键词 流固耦合 桩基波浪力 有限元模型 非线性morison方程 简化计算方法

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考虑流固耦合作用的深水桥墩地震响应分析 被引量：23

14

作者 柳春光 齐念 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2009年第4期433-437,共5页

地震作用下,深水桥墩与周围水体的耦合振动是一个非常复杂的动力相互作用问题。本文基于非线性Mori-son方程,采用Airy波浪理论,建立了深水桥墩考虑流固耦合作用的有限元模型,应用Newmark-β法提出了求解该耦合非线性方程的算法,并用ANSY... 地震作用下,深水桥墩与周围水体的耦合振动是一个非常复杂的动力相互作用问题。本文基于非线性Mori-son方程,采用Airy波浪理论,建立了深水桥墩考虑流固耦合作用的有限元模型,应用Newmark-β法提出了求解该耦合非线性方程的算法,并用ANSYS软件和Matlab软件自编了求解程序。以某跨海大桥深水桥墩为算例,对其进行在地震作用下的非线性动力分析,并与已有计算方法进行对比。结果表明:按本文方法计算的墩顶最大位移、墩底最大剪力及墩底最大弯矩均较大,差异最大达到12.5%。因此在极端海况条件下,对深水桥墩进行地震作用下的动力分析时,建议采用本文考虑流固耦合的方法。 展开更多

关键词 深水桥墩 非线性morison方程 流固耦合 Newmark—β法

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高承台群桩基础桥墩的动水附加质量模型验证 被引量：4

15

作者 杜修力 封光 赵密 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第5期81-86,共6页

地震作用下桥梁下部结构和水体的动力相互作用问题通常采用有限元法结合动水压力公式的混合方法进行求解。对于高承台群桩基础桥墩,已有研究者建议了一种动水压力的附加质量模型,即桥墩和水中承台的动水压力分别采用圆柱和圆盘结构的辐... 地震作用下桥梁下部结构和水体的动力相互作用问题通常采用有限元法结合动水压力公式的混合方法进行求解。对于高承台群桩基础桥墩,已有研究者建议了一种动水压力的附加质量模型,即桥墩和水中承台的动水压力分别采用圆柱和圆盘结构的辐射波浪解析解、水中桩的动水压力采用Morison方程。此时动水压力附加质量模型不满足解析条件,该方法是近似的,但目前尚未见到验证该方法适用性的研究工作。本文将流-固耦合实体有限元模型作为参考标准,通过与其进行对比,研究高承台群桩基础桥墩动水压力附加质量模型的适用性。研究结果表明:两种模型的计算结果存在一定差异,但附加质量模型的计算结果基本能够满足精度要求。 展开更多

关键词 动水压力 辐射波浪理论 morison方程 附加质量模型 有限元法

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流固耦合问题计算方法综述 被引量：9

16

作者 李雪梅 陈文元 《山西建筑》 2009年第29期79-80,共2页

总结了现阶段国内外流固耦合最新研究成果,重点介绍了常用的Morison方程分析方法、数值分析方法、软件分析方法,以期为涉及流固耦合计算的工程积累经验,从而进一步研究流固耦合问题。

关键词 流固耦合 morison方程 数值分析方法 软件分析方法

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波浪作用下的弹性支撑圆柱体纵向振动响应分析

17

作者 苏炜 詹杰民 李毓湘 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2011年第6期713-722,共10页

此文通过试验研究了垂直安放的单个弹性圆柱在规则波作用下的纵向振动响应,并与求解弹性柱体的运动方程得到的响应结果进行了比较,其中运动方程中描述柱体所受的水动力。对比使用了Morison公式,以及绕射理论的计算方法,由试验和理论解... 此文通过试验研究了垂直安放的单个弹性圆柱在规则波作用下的纵向振动响应,并与求解弹性柱体的运动方程得到的响应结果进行了比较,其中运动方程中描述柱体所受的水动力。对比使用了Morison公式,以及绕射理论的计算方法,由试验和理论解的结果给出Morison公式的适用性范围。 展开更多

关键词 IHB方法 绕射 morison公式

原文传递

海区输电杆塔桩基的随机波浪力模拟研究

18

作者 杨繁 游克强 陈波 《武汉理工大学学报》 CAS 2023年第6期57-62,共6页

基于随机波浪力谱分析法,以改良P-M谱为目标谱,采用线性叠加法对输电线路基础的波浪荷载进行了模拟和参数研究。结果表明,重现期、水深和柱体直径等因素均对塔基波浪荷载产生了较为显著的影响。

关键词 输电杆塔 随机波浪力 谱分析法 morison方程 线性叠加法

原文传递

流体阻力对软管空间平衡形态的影响 被引量：2

19

作者 郭小刚 金星 张俊彦 《海洋工程》 CSCD 2000年第2期1-6,共6页

深海采矿系统中的一个关键环节是连接中继舱和集矿机的软管。软管空间形态的非线性分析是一个复杂的问题。本文采用荷载增量法与牛顿 -拉夫逊相结合的方法研究了软管在稳定水流作用下位移的反应 ,利用非线性有限元理论与 Mori-son流体... 深海采矿系统中的一个关键环节是连接中继舱和集矿机的软管。软管空间形态的非线性分析是一个复杂的问题。本文采用荷载增量法与牛顿 -拉夫逊相结合的方法研究了软管在稳定水流作用下位移的反应 ,利用非线性有限元理论与 Mori-son流体阻力计算公式分析了流体阻力对软管空间形态的影响。该计算模型可为软管输送性能的设计提供理论参考依据。 展开更多

关键词 空间梁非线性有限元morison流阻公式 深海采矿软管

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动水压力对高桩平台的动力响应

20

作者 陈光明 张淑华 +2 位作者 袁宇 刘春阳 孙兴毅 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第6期835-840,共6页

通过Ansys有限元软件,在考虑了桩体周围土体的非线性作用下,建立了桩基平台-土系统的地震反应分析三维有限元模型,分析和比较地震荷载作用下附加水质量和动水阻尼对桩基位移和弯矩的影响以及桩基空间布置对桩基内力的影响。结果表明:(1... 通过Ansys有限元软件,在考虑了桩体周围土体的非线性作用下,建立了桩基平台-土系统的地震反应分析三维有限元模型,分析和比较地震荷载作用下附加水质量和动水阻尼对桩基位移和弯矩的影响以及桩基空间布置对桩基内力的影响。结果表明:(1)附加水质量能增大桩基的位移和弯矩,动水阻尼能减小桩基的位移和弯矩;(2)两者共同作用时,桩基位移峰值的变化不明显,而桩基弯矩峰值出现了减小;(3)桩基的位移和弯矩与桩的空间位置具有相关性,且正斜桩的承载力优于负斜桩。 展开更多

关键词 morison方程 附加水质量 动水阻尼 地震反应

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