[发明专利]一种基于延迟函数的海洋浮式结构频域响应算法

权利要求书

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N_k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z_n，n＝1,2,L,N_k，通过σ_n＝ln(z_n)/Δt，计算出极值σ_n和留数R_n；

S113.将极值σ_n和留数R_n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：

S21.根据Cummins运动方程推导传递函数X(s)的表达式：

X(s)＝T(s)F^exc(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F^exc(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F^exc(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F^exc(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F^exc(s)，

得到频域内的传递函数：

得到频域内的外载荷：

代入得到：