一种基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107704427A(43)申请公布日2018.02.16(21)申请号201710800431.X(22)申请日2017.09.07(71)申请人中国海洋大学地址266100山东省青岛市市南区鱼山路5号(72)发明人刘福顺陈杰峰卢洪超刘程程金磊齐聪山崔高杰高树健来庆昊王睿敏刘丽(74)专利代理机构青岛中天汇智知识产权代理有限公司37241代理人史文樊刘晓(51)Int.Cl.G06F17/15(2006.01)G06F17/11(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法(57)摘要本发明涉及海洋浮式结构动力响应分析技术领域，具体涉及一种基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法,包括如下步骤，S1.将Cummins运动方程中的延迟函数进行复指数分解，求解延迟函数在Laplace域中的表达式；S2.求解Cummins运动方程中的传递函数在Laplace域中的表达式；S3.将Cummins运动方程中的外荷载进行复指数分解，求解外荷载在Laplace域中的表达式；S4.计算频域运动响应。该算法用复指数分解技术，将时域方程中的延迟函数项表示成极值、留数的复指数形式，进而得到延迟函数在Laplace域内的表达式，以Laplace域内的传递函数为桥梁，与频域荷载作用求解得到结构的频域运动响应；对于频域荷载的求解，本方法使用复指数分解技术而非FFT，克服了外荷载需基于周期性谐波假设的不足，使得周期荷载成为了本方CN107704427A法的一个特例。CN107704427A权利要求书1/2页1.一种基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法，其特征在于，包括如下步骤，S1.将Cummins运动方程中的延迟函数进行复指数分解，求解延迟函数在Laplace域中的表达式；S2.求解Cummins运动方程中的传递函数在Laplace域中的表达式；S3.将Cummins运动方程中的外荷载进行复指数分解，求解外荷载在Laplace域中的表达式；S4.计算频域运动响应。2.根据权利要求1所述的基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤为：S11.将Cummins运动方程中的延迟函数K(t)进行复指数分解,转化成为若干个复指数函数叠加的形式：式中，极值留数Nk为K(t)的分解成的复指数函数的个数；S12.将若干个复指数函数叠加成的延迟函数K(t)离散化，对应的离散形式为：其中，k表示延迟函数K(t)第k个数据点；S13.对离散化的延迟函数K(t)做Laplace变换可得：3.根据权利要求1所述的基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法，其特征在于：所述步骤S11的具体步骤为：S111.用时域上的K(t)构造Hankel矩阵H(k)：式中ξ和η表示H(k)的行和列的数目，ξ+η＝N，N为时域上K(t)的数据点个数；S112.令k＝1，对Hankel矩阵H(1)应用奇异值分解技术，得到则的特征值为zn，n＝1,2,L,Nk，通过σn＝ln(zn)/Δt，计算出极值σn和留数Rn；S113.将极值σn和留数Rn代入得到传递延迟函数K(t)的复指数分解形式。4.根据权利要求1或2或3所述的基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤为：2CN107704427A权利要求书2/2页S21.根据Cummins运动方程推导传递函数X(s)的表达式：X(s)＝T(s)Fexc(s)式中，T(s)＝(M's2+K(s)s+C)-1；S22.将传递函数在Laplace域中的表达式K(s)代入，得到传递函数在Laplace域中的表达式：5.根据权利要求4所述的基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法，其特征在于：所述步骤S3的具体步骤为：S31.将Cummins运动方程中的外荷载Fexc(t)进行复指数分解，,转化成为若干个复指数函数叠加的形式：式中，极值留数P的分解成的复指数函数的个数；；S32.将若干个复指数函数叠加成的延迟函数Fexc(t)离散化，对应的离散形式为：k为外荷载分解成的复指数函数的个数；S32.对离散化的延迟函数Fexc(t)做Laplace变换可得：6.根据权利要求5所述的基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法，其特征在于：所述步骤S4的具体步骤为：将s＝jω代入传递函数T(s)和外载荷Fexc(s)，得到频域内的传递函数：得到频域内的外载荷：代入得到：3CN107704427A说明书1/7页一种基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法技术领域[0001]本发明涉及海洋浮式结构动力响应分析技术领域，具体涉及一种基于延迟函数的海洋浮式