[發明專利]一種波浪與浮箱-粘彈性板復合結構水彈性響應分析方法、系統

在審

• 申請號: 202310533003.0
• 申請日: 2023-05-12
• 公開（公告）號: CN116595907A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 方輝;劉勇;朱沐英;李愛軍;段利亞
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F17/10;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 張明明

1.一種波浪與浮箱-粘彈性板復合結構水彈性響應分析方法，其特征在于：

將整個水域分為區域Ⅰ、區域Ⅱ、區域Ⅲ、區域Ⅳ和區域Ⅴ，且五個區域的速度勢均需要滿足拉普拉斯方程、水面條件、浮箱底部邊界條件、水底邊界條件、遠場條件和復合結構邊界條件；其中：區域Ⅰ為左側自由水域，區域Ⅱ為浮箱覆蓋水域，區域Ⅲ為中間自由水域，區域Ⅳ為粘彈性板覆蓋水域，區域Ⅴ為右側自由水域，在二維笛卡爾坐標中，區域Ⅰ滿足x≤0、-h≤z≤0，區域Ⅱ滿足0≤x≤b₁、-h≤z≤-d，區域Ⅲ滿足b₁≤x≤b₁+2c、-h≤z≤-d，區域Ⅳ滿足b₁+2c≤x≤b₂、-h≤z≤0，區域Ⅴ滿足x≥b₂、-h≤z≤0，且b₁＝2L，b₂＝2L+2c+2a，h為水深，L為浮箱長度的一半，c為粘彈性板與距離浮箱之間距離的一半，a為粘彈性板長度的一半；

對粘彈性板兩端點施加零剪力和零彎矩：

其中：φ_IV(x，z)為區域Ⅳ的速度勢函數，且：

式中g為重力加速度，H為入射波的波高，ω為波浪的圓頻率，是待定的未知復展開系數，為粘彈性板覆蓋水域的征函數，為下述色散關系的根：

A、B、C、K均為無量綱參數，且ρ為流體的密度，e為粘彈性板的厚度，F為粘彈性板水平方向外部施加軸向作用力，ρ_s為粘彈性板密度；

滿足：

通過將區域Ⅳ的速度勢函數代入相鄰區域的公共邊界上應用結構邊緣條件和連續性條件進行確定；

基于速度勢函數與撓度對應關系，求得粘彈性板的撓度、彎矩、剪力，進而定義無因次撓度、無因次彎矩和無因次剪力；

由未知復展開系數表征復合結構的反射系數、透射系數和阻尼系數；

利用上述反射系數、透射系數、阻尼系數、無因次撓度、無因次彎矩和無因次剪力表征波浪與浮箱-粘彈性板復合結構的水彈性響應。

2.根據權利要求1所述的波浪與浮箱-粘彈性板復合結構水彈性響應分析方法，其特征在于，區域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ的速度勢函數分別為：

其中：k₀表示波數，Z_m為自由水域的特征函數，R_m、和T_m是待定的未知復展開系數，為浮箱覆蓋水域的特征函數，k_m與為下述色散關系的根：

ω²＝-gk_mtank_mh,m≥0

3.根據權利要求2所述的波浪與浮箱-粘彈性板復合結構水彈性響應分析方法，其特征在于，自由水域特征函數的表達式為：

4.根據權利要求2所述的波浪與浮箱-粘彈性板復合結構水彈性響應分析方法，其特征在于，浮箱覆蓋水域的特征函數表達式為：

5.根據權利要求2所述的波浪與浮箱-粘彈性板復合結構水彈性響應分析方法，其特征在于，待定的未知復展開系數R_m、和T_m通過將相應區域的速度勢函數代入相鄰區域的公共邊界上應用結構邊緣條件和連續性條件進行確定。

6.根據權利要求5所述的波浪與浮箱-粘彈性板復合結構水彈性響應分析方法，其特征在于，反射系數、透射系數和阻尼系數滿足且K_R＝|R₀|,K_T＝|T₀|，其中K_R為反射系數，K_T為透射系數，K_Z為阻尼系數。