本文關(guān)鍵詞：船舶在縱橫搖耦合下的非線性動(dòng)力學(xué)特性研究

  更多相關(guān)文章： 非線性動(dòng)力學(xué) 耦合運(yùn)動(dòng) 歐拉角 拉格朗日方程 相位圖

【摘要】：在船舶耐波性的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)波浪以及船舶自身的一些因素會(huì)對(duì)船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生影響,這些因素將會(huì)導(dǎo)致船舶呈現(xiàn)出六自由度搖蕩運(yùn)動(dòng)。在一定程度上,這些搖蕩運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)會(huì)降低船舶的穩(wěn)定性和安全性。在船體坐標(biāo)系的六個(gè)自由度搖蕩運(yùn)動(dòng)中,船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)和縱搖運(yùn)動(dòng)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響是最大的,因此,在對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究的過(guò)程中,準(zhǔn)確的掌握船舶橫搖運(yùn)動(dòng)和縱搖運(yùn)動(dòng)的各種非線性動(dòng)力學(xué)特性是一項(xiàng)十分重要的工作,研究船舶橫搖運(yùn)動(dòng)和縱搖運(yùn)動(dòng)的非線性動(dòng)力學(xué)行為是考察船舶穩(wěn)定性的關(guān)鍵性問(wèn)題之一。為此,本文做了以下工作:(1)建立船舶縱橫搖耦合運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型本文以水平約束下處于自由模式的船舶系統(tǒng)作為研究對(duì)象,假設(shè)船舶初始時(shí)處于正浮狀態(tài),沒(méi)有航速。在此基礎(chǔ)上,采用歐拉角描述船舶的搖擺運(yùn)動(dòng),對(duì)船舶在規(guī)則波作用下的受力情況進(jìn)行分析后,分別推導(dǎo)出船舶系統(tǒng)動(dòng)能、勢(shì)能、阻尼力矩、波浪力和規(guī)則波復(fù)原擾動(dòng)力矩的表達(dá)式,最后在拉格朗日方程的基礎(chǔ)上,建立了假設(shè)船舶參數(shù)下的縱橫搖耦合運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。(2)分析船舶單自由度橫搖與縱搖運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性在前面推導(dǎo)的動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,采用經(jīng)典的龍格庫(kù)塔法對(duì)方程組進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析規(guī)則波擾動(dòng)力矩不同振幅、不同初始相位角、不同波浪頻率和不同的角度控制參數(shù)對(duì)船舶單自由度橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。(3)分析船舶在縱橫搖耦合作用下的動(dòng)力學(xué)特性通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法研究規(guī)則波擾動(dòng)力矩不同振幅、不同波浪頻率和不同的角度控制參數(shù)對(duì)船舶縱橫搖耦合狀態(tài)下橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。
【關(guān)鍵詞】：非線性動(dòng)力學(xué) 耦合運(yùn)動(dòng) 歐拉角 拉格朗日方程 相位圖
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U661.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及理論意義13-14
• 1.2 早期穩(wěn)性理論的研究14-15
• 1.3 現(xiàn)代船舶搖晃的分析方法15-16
• 1.4 船舶穩(wěn)性在規(guī)則波浪中的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 船舶在不規(guī)則波浪中穩(wěn)性的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.6 本文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 1.6.1 本文的主要工作19-20
• 1.6.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 第2章 非線性動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論21-30
• 2.1 非線性系統(tǒng)的定性分析21-26
• 2.1.1 動(dòng)力學(xué)方程的標(biāo)準(zhǔn)形式21
• 2.1.2 相空間和相圖21-22
• 2.1.3 平衡點(diǎn)22-25
• 2.1.4 極限環(huán)及其穩(wěn)定性25-26
• 2.2 平衡點(diǎn)的分叉現(xiàn)象26-29
• 2.3 混沌現(xiàn)象29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 船舶縱橫搖耦合運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型30-49
• 3.1 前期理論準(zhǔn)備30
• 3.2 船體運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系和基本假設(shè)30-32
• 3.3 慣性矩和附加慣性矩32-33
• 3.3.1 橫搖慣性矩和橫搖附加慣性矩32-33
• 3.3.2 縱搖慣性矩和縱搖附加慣性矩33
• 3.4 基于拉格朗日方程的船舶動(dòng)力學(xué)方程組33-45
• 3.4.1 船舶系統(tǒng)的拉格朗日函數(shù)33-34
• 3.4.2 阻尼力矩34-35
• 3.4.3 波浪力及其虛功35-40
• 3.4.4 規(guī)則波擾動(dòng)力矩40-41
• 3.4.5 基于拉格朗日方程的船舶動(dòng)力學(xué)方程組41-45
• 3.5 船舶參數(shù)45-46
• 3.6 模型對(duì)比分析46-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第4章 單自由度橫搖與縱搖運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性分析49-68
• 4.1 理論基礎(chǔ)49-50
• 4.2 船舶單自由度橫搖運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性分析50-60
• 4.2.1 波浪激勵(lì)振幅的變化對(duì)橫搖運(yùn)動(dòng)特性的影響52-54
• 4.2.2 波浪激勵(lì)初始相位角的變化對(duì)橫搖運(yùn)動(dòng)特性的影響54-56
• 4.2.3 波浪激勵(lì)頻率的變化對(duì)橫搖運(yùn)動(dòng)特性的影響56-58
• 4.2.4 角度控制參數(shù)的變化對(duì)橫搖運(yùn)動(dòng)特性的影響58-60
• 4.3 船舶單自由度縱搖運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性分析60-66
• 4.3.1 波浪激勵(lì)振幅的變化對(duì)縱搖運(yùn)動(dòng)特性的影響60-61
• 4.3.2 波浪激勵(lì)初始相位角的變化對(duì)縱搖運(yùn)動(dòng)特性的影響61-63
• 4.3.3 波浪激勵(lì)頻率的變化對(duì)縱搖運(yùn)動(dòng)特性的影響63-65
• 4.3.4 角度控制參數(shù)的變化對(duì)縱搖運(yùn)動(dòng)特性的影響65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第5章 船舶縱橫搖耦合運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性分析68-79
• 5.1 波浪激勵(lì)振幅的變化對(duì)船舶橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)特性的影響68-71
• 5.2 波浪激勵(lì)頻率的變化對(duì)船舶橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)特性的影響71-75
• 5.3 角度控制參數(shù)的變化對(duì)船舶橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)特性的影響75-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 總結(jié)與展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 附錄一 解方程組的MATLAB程序85-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文89-90
• 致謝90-91
• 大摘要91-96

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