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出版者:Society of Naval Architects &

作者:Randall, Robert E.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:98

装帧:HRD

isbn号码:9780939773244

丛书系列:

图书标签:

• 海洋工程
• 海洋技术
• 结构工程
• 水动力学
• 海洋环境
• 船舶工程
• 海岸工程
• 海洋资源
• 工程力学
• 海洋系统

《海洋工程技术前沿与实践：面向可持续发展的工程应用》 书籍简介 本书是一部全面深入探讨现代海洋工程技术及其在可持续发展背景下应用的专业著作。全书紧密围绕海洋资源的开发、海洋环境的保护、海洋基础设施的建设与维护等核心议题，系统梳理了海洋工程领域的前沿理论、关键技术以及最新的工程实践案例。内容涵盖了从基础的流体力学和海洋环境特性分析，到先进的海洋结构设计、施工、监测与维护等多个维度，旨在为海洋工程领域的科研人员、工程师、决策者以及相关专业的高年级学生提供一个高质量的学习和参考平台。 第一部分：海洋环境基础与工程特性 本部分重点剖析了海洋环境对工程结构和作业活动的影响机制，是后续所有工程设计与决策的基础。 第一章：海洋动力学基础与结构响应 详细阐述了海浪、洋流、潮汐和风场等主要海洋动力因素的形成机理、数学模型及其在工程分析中的应用。重点分析了波浪在不同水深条件下的传播特性（浅水、深水、过渡水域），以及随机波浪场的统计描述方法。深入探讨了海洋结构物（如平台、浮式基础、系泊系统）在复杂海洋载荷下的动力响应分析，包括线性与非线性分析方法，以及疲劳荷载的评估。内容涉及谱分析、时域与频域分析技术的工程应用，为结构安全性和可靠性评估奠定理论基础。 第二章：海洋介质的物理与化学特性 系统介绍了海水作为工程介质的特殊性。包括海水的物理特性（密度、粘度、温度分层、声速剖面）及其对水下设备性能的影响。重点解析了海洋腐蚀环境，涵盖了电化学腐蚀原理、不同材料（钢材、混凝土、复合材料）在海洋环境中的腐蚀速率、腐蚀机理，并详细介绍了缓蚀技术，如阴极保护（牺牲阳极法、外加电流法）和涂层技术。同时，探讨了海洋生物污损（Biofouling）的形成过程、对结构物性能的影响及防治策略。 第三章：海洋地质与土层力学基础 聚焦于海洋工程活动的基础——海底地质环境。阐述了海洋沉积物的形成、分类和工程地质特性（如剪切强度、压缩性、液化潜力）。详细介绍了海洋勘察技术，包括高分辨率地震、侧扫声呐、深水取样（岩芯、抓斗）以及原位测试方法（如CPT）。在土层力学方面，深入分析了浅基础（桩基、重力基础）和深基础在饱和软土或砂土中的承载力分析、沉降计算和侧向抗力评估，尤其关注了动态荷载作用下的地基稳定性问题。 第二部分：先进海洋结构设计与分析 本部分集中于现代海洋工程结构物的概念设计、详细分析和优化，特别关注了深水和极端环境下的工程挑战。 第四章：浮式结构系统设计与稳定性 全面覆盖了各类浮式海洋结构的设计原理，包括FPSO（浮式生产储油船）、TLP（张力腿平台）、Spar（驳船型平台）以及半潜式平台。详细解析了浮体静水力学特性（稳性、静水回复力矩），以及在波浪、风和流作用下的运动响应分析（六自由度运动方程求解）。重点讨论了先进的系泊系统设计，包括缆绳的非线性力学分析、疲劳寿命预测及系泊系统的冗余设计。 第五章：固定式海洋结构物与水下工程 涵盖了固定在海底的结构物，如导管架平台、重力式平台（GBS）和单桩基础的设计与施工。深入分析了波浪力和流体阻力对结构物的影响，以及水下基础的入泥机理和抗倾覆稳定性分析。此外，本章还详细介绍了水下设施的布置、连接技术（如湿连接器、湿插拔接头）和海底管道的设计，包括水动力绕流效应、海底冲刷保护和应力分析。 第六章：海洋可再生能源结构工程 本章聚焦于新兴的海洋能源开发，特别是海上风电和波浪能、潮流能的工程化挑战。详细阐述了海上风机基础形式（单桩、导管架、导管架漂浮式、重力基础）的选择标准、设计载荷计算（风、浪、流、冰载）及疲劳评估方法。对于波浪能和潮流能转换装置，分析了其捕捉能量的原理、系统的耦合动力学分析以及并网要求。 第三部分：施工、运维与可靠性保障 该部分侧重于工程实施过程中的关键技术和全生命周期管理，强调安全性和经济性的平衡。 第七章：海洋工程施工技术与装备 系统介绍了大型海洋结构物的建造、运输和安装工艺。内容包括：预制、总段建造技术；大型结构物的驳船驳运和拖航分析；水下安装技术，如重载下放、导向与就位、连接过程中的水动力控制。详细描述了深水基础的沉放、打桩、灌浆固定等关键施工步骤，以及对施工设备（如起重船、铺管船、铺缆船）性能的要求和操作规范。 第八章：海洋结构物的监测、检测与维护（OM&M） 强调了海洋设施的全生命周期管理策略。详细阐述了结构健康监测（SHM）系统的组成、传感器技术（如光纤光栅、应变计、超声波探头）的部署和数据处理。探讨了无损检测（NDT）技术在水下结构缺陷识别中的应用（如超声波C扫描、交流场感应、ROV/AUV辅助检测）。同时，深入分析了退役与报废规划，包括结构物的回收、移位或人工鱼礁的生态化处理方案。 第九章：海洋工程的风险管理与法规遵循 本章从管理层面探讨了海洋工程项目的复杂性与高风险性。分析了设计、施工和运营阶段的主要风险源（如碰撞、火灾、极端天气、系统故障）。介绍了结构可靠性理论（如一阶可靠度方法FORM、二阶可靠度方法SORM）在工程决策中的应用，并对国际和国内主要的海洋工程规范、标准（如API、DNVGL、ISO）进行了梳理，强调了环境影响评价（EIA）在项目审批中的核心地位。 总结 本书的编写立足于海洋工程的交叉性、系统性与挑战性，力求将前沿的理论研究成果与成熟的工程应用技术有机结合。内容结构严谨，逻辑清晰，旨在为推动我国海洋工程技术向更高水平、更深水域、更可持续的方向发展提供坚实的理论与技术支撑。

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这本书的价值，尤其体现在它对“前沿”和“挑战”的关注上。很多海洋工程的书籍停留在传统石油平台和港口建设的范畴，但《Elements of Ocean Engineering》显然更具前瞻性。它花了相当大的篇幅来探讨气候变化背景下的海洋工程对策。例如，关于海平面上升对近海基础设施的长期影响评估，书中不仅运用了先进的气候模型预测，还提供了多种创新的适应性设计方案，包括使用新型自适应水下通道和柔性边界结构。我尤其对其中关于深海生物腐蚀和微生物诱导腐蚀（MIC）的章节印象深刻。作者没有满足于描述现象，而是深入剖析了微生物群落结构与腐蚀速率之间的量化关系，并探讨了使用生物屏障或化学诱导策略的有效性。这种对现实世界复杂、动态问题的深入挖掘，使得这本书不仅仅是理论的堆砌，更是一份指导未来研究方向的路线图。对于那些希望在可持续海洋开发领域有所建树的研究生和青年学者来说，这本书提供了无可替代的深度和广度。

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这本书的难度曲线设置非常科学，适合多层次的读者群体。对于本科生而言，前几章提供了坚实的数学和物理基础，帮助他们理解船舶运动学和静力学的基础；而到了中后期，当涉及到水下设备动态定位（DP）系统的鲁棒性分析时，则完全进入了研究生甚至博士研究的深度。作者巧妙地平衡了理论的严谨性和工程的可操作性。例如，在论述海底管道的屈曲分析时，它不仅涵盖了欧拉-伯努利梁理论的扩展应用，还引入了有限元方法的求解流程，并详细对比了不同单元类型在模拟管道弯曲时的误差差异。这种“理论支撑-模型建立-数值求解-结果对比”的完整范式，极大地锻炼了读者的工程思维链条。我敢说，任何一位能系统地、完整地啃下这本书的读者，其在海洋工程领域的综合分析和解决实际问题的能力，都将得到质的飞跃，这本书的投资回报率是无可估量的。

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这部《Elements of Ocean Engineering》的书简直是工程学的奇迹！我最近才拜读了这本巨著，它以一种极为深刻且详尽的方式，剖析了海洋工程领域的方方面面。书中的理论推导严谨至极，无论是流体力学在海洋结构物上的应用，还是波浪动力学的基础模型，作者都处理得游刃有余。我特别欣赏它在材料科学与腐蚀防护这一块的投入，详细介绍了深海高压、高盐度环境下特种合金的选择与失效分析，这对于实际项目的设计规范有着不可替代的指导意义。书中大量的案例研究，往往从一个具体的工程挑战出发，层层递进地展示了从理论到实践的完整路径。例如，在讨论浮式平台系泊系统稳定性时，作者不仅给出了经典的李雅普诺夫稳定性判据，还结合了非线性振动理论进行了更深入的分析，这使得即便是资深的工程师也能从中获得新的启发。对于想要系统学习海洋工程结构设计，特别是与水下机器人、海洋可再生能源（如潮汐能和波浪能转换器）相关的读者来说，这本书无疑是一本“圣经”级别的参考资料，它构建了一个坚实且全面的知识框架，远超一般的教科书范畴，更像是一本工程百科全书。

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说实话，我一开始拿到这本厚厚的《Elements of Ocean Engineering》还有点望而生畏，但深入阅读后发现，它的结构安排简直是匠心独运。作者似乎非常理解初学者的困境，开篇并没有直接抛出复杂的偏微分方程，而是用非常生动的语言和丰富的历史背景，勾勒出了海洋工程学科的演进脉络。这种叙事方式极大地降低了学习的门槛。当我读到关于海洋勘探技术的那一章时，我立刻感受到了作者深厚的跨学科功底。书中不仅涵盖了声学原理在海底测绘中的应用，还详细阐述了遥感技术（如卫星雷达干涉测量）如何用于大尺度海洋环境监测。章节间的逻辑衔接极其自然，上一章的结论往往能直接作为下一章更复杂分析的起点，形成了一个完美的知识闭环。比如，对深海采矿系统动力学的分析，便巧妙地融合了流体力学、控制理论以及土壤力学的内容。这种高度的整合性，使得读者在掌握海洋工程核心技能的同时，也培养了一种全局性的系统思维，这在处理跨界复杂工程问题时是至关重要的能力。

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从排版和图示的角度来看，《Elements of Ocean Engineering》也达到了专业出版物的顶尖水准。通常这类技术书籍的插图往往是黑白且信息量不足的，但此书的彩色图表质量极高，无论是流场可视化模拟结果，还是结构应力云图，都清晰锐利，极大地辅助了对抽象概念的理解。例如，在讲解斜坡式平台在极端海况下的倾覆力矩计算时，书中配有一套精细的三维数值模拟截图，将流体作用力的分布直观地展示出来，让人一目了然。此外，书后的附录部分也非常实用，它汇集了重要的国际海洋工程规范（如API和DNV的特定标准引用）的关键参数和公式速查表，这在紧急查阅或快速校核设计参数时显得尤为方便。这种对细节的极致追求，体现了作者和出版方对读者体验的尊重，让原本枯燥的公式和数据变得易于消化和应用。对于工程实践者而言，这样的辅助工具价值连城。

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