(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210933928.X (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 中国海洋大学 地址 266003 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 孙金伟　刘福顺　邵萌　 (74)专利代理 机构 青岛清泰联信知识产权代理 有限公司 3725 6 专利代理师 张媛媛 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 浮式海洋结构物瞬态动力响应的频域计算 方法 (57)摘要 本发明提供一种浮式海洋结构物瞬态动力 响应的频域计算方法， 包括以下步骤： S1： 对浮式 海洋结构水动力系统进行因果化处理， 确定因果 化浮式海洋结构水动力系统的频率响应函数； S2： 基于频率响应函数， 进行傅里叶逆变换和拉 普拉斯变换， 构建因果化浮式海洋结构水动力系 统传递函数的极点 ‑留数模型； S3： 基于 所述的极 点‑留数模型， 通过极点 ‑留数代数运算确定因果 化浮式海洋结构时变动力响应； S4： 对因果化浮 式海洋结构时变动力响应进行时移， 获得实际非 因果浮式海洋结构响应时程。 本发明通过极点 ‑ 留数代数运算求解响应， 得到以复指数形式表征 的浮式结构瞬态与稳态响应解析解， 具有高精 度、 高效率的技 术特点。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115292930 A 2022.11.04 CN 115292930 A 1.一种浮式海洋结构物瞬态动力响应的频域计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 对浮式海洋结构水动力系统进行因果化处理， 确定因果化浮式海洋结构水动力系 统的频率响应函数Hc(ω)； S2： 基于水动力系统的频率响应函数， 进行傅里叶逆变换和拉普拉斯变换， 构建因果化 浮式海洋结构水动力系统传递 函数的极点留数模型 S3： 基于所述的极点留数模型， 通过极点 ‑留数代数运算确定因果化浮式海洋结构时变 动力响应xc(t)； S4： 对因果化浮式海洋结构时变动力响应进行时移， 获得实际非因果浮式海洋结构响 应时程x(t)。 2.如权利要求1所述的浮式海洋结构物瞬态动力响应的频域计算方法， 其特征在于， 确 定因果化浮式海洋结构水动力系统的频率响应函数Hc(ω)的步骤 包括： 采用势流理论计算 浮式海洋结构系统频率响应函数H(ω)； 对频率响应函数H(ω)进行傅里叶逆变换， 获得浮式海洋结构系统脉冲响应函数h(t)： 其中， π是圆周率， ω是圆频率， t是时间， i是虚数， e是欧拉数， eiωt是复指数函数； 基于 脉冲响应函数h(t)， 计算得到因果 化浮式海洋结构系统脉冲响应函数hc(t)： hc(t)＝h(t ‑tc)； 其中， tc为因果化时间， 满足当t＜tc时， h(t)取值 为零或近似为 零； 基于hc(t)＝h(t ‑tc)， 对hc(t)进行傅里叶变换， 得到因果化浮式海洋结构系统频响函 数Hc(ω)： 3.如权利要求2所述的浮式海洋结构物瞬态动力响应的频域计算方法， 其特征在于， 构 建因果化浮式海洋结构水动力系统传递 函数的极点留数模型的步骤 包括： 基于频率响应函数H(ω)计算 浮式海洋结构的离 散频率响应函数 基于离散频率响应函数 确定因果 化浮式海洋结构的离 散频率响应函数 其中， 是第n个离 散频率值， n为频率序号， 为频率分 辨率， Nn为离散频率个数； 对 进行傅里叶逆变换， 得到因果化浮式海洋结构系统脉冲响应函数hc(t)近似 表达式： 其中， Nn的取值需要足够大， 以保证在频率 处的频响函数值 近似为零； 对hc(t)进行拉普拉斯变换， 得到因果化浮式海洋结构系统传递函数的极点留数模型 其中， 是hc(t)的拉普拉斯变换， s是拉普拉斯变量， βn是留数， 其表达式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115292930 A 24.如权利要求3所述的浮式海洋结构物瞬态动力响应的频域计算方法， 其特征在于， 确 定因果化浮式海洋结构系统时变动力响应xc(t)的方法包括： 将输入波面信号 η(t)近似表征为复傅里叶级数： 其中： ωm＝mΔω为第 m个离散频率值， m为频率序号， 为频率分辨率， cm是对应 ωm的复系数， T为波面信号的周期， Nm为离散频率序号 最大值； 对输入波面信号 η(t)进行拉普拉斯变换， 得到 η(t)的拉普拉斯变换 为： 基于波面信号的拉普拉斯变换 计算因果化浮式海洋结构系统在拉普拉斯域的动 力响应 基于 求解因果化浮式海洋结构时变动力响应xc(t)。 5.如权利要求 4所述的浮式海洋结构物瞬态动力响应的频域计算方法， 其特 征在于： 6.如权利要求4所述的浮式海洋结构物瞬态动力响应的频域计算方法， 其特征在于， 确 定因果化浮式海洋结构时变动力响应xc(t)的方法进一 步包括以下步骤： 若 与ωm数值不同： 通过复平面内极点留数运 算， 得到 的极点留数 形式为： 其中， Qn和Pm分别为对应 和iωm的留数， 其表达式如下： 对 进行拉普拉斯逆变换， 得到以复指数形式表征的因果化浮式海洋结构动力响应 xc(t)解析表达式： 其中： 是与系统极点 有关的瞬态响应； 是与波浪激励频率ωm有关的强迫运动响应； 若 与ωm数值相同： 假定 和 中仅有一对相同的极点， 即 由该对极点引发的运动响应 为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115292930 A 3