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Stochastic Analysis of a Single-Degree-of-Freedom Nonlinear Experimental Moored System Using an Independent-Flow-Field Model / Lin, H. in Journal of engineering mechanics, Vol. 130 N°2 (Fevrier 2004)

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°2 (Fevrier 2004) . - 161-169 p. Titre : Stochastic Analysis of a Single-Degree-of-Freedom Nonlinear Experimental Moored System Using an Independent-Flow-Field Model Titre original : Analyse Stochastique d'un Seul Degré de Système Amarré Expérimental Non-Linéaire de Liberté en Utilisant un Modèle Indépendant de Champ d'Ecoulement Type de document : texte imprimé Auteurs : Lin, H., Auteur ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique ; Yim, Solomon C. S., Auteur Article en page(s) : 161-169 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Experimental  data  Nonlinear  systems  Structural  analysis  Probabilistic  methods  Probability  density  functions  Mooring  Wave  forces  Stochastic  processes  Données  expérimentales  Systèmes  non-linéaires  Analyse  structurale  Méthodes  probabilistes  Fonctions  de  densité  de  probabilité  Amarrage  Forces  de  vague  Processus  stochastiques Index. décimale : 621.34 Résumé : Stochastic characteristics of the surge response of a nonlinear single-degree-of-freedom moored structure subjected to random wave excitations are examined in this paper. Sources of nonlinearity of the system include a complex geometric configuration and wave-induced quadratic drag. A Morison-type model with an independent-flow-field formulation and a three-term-polynomial approximation of the nonlinear restoring force is employed for its proven excellent prediction capability for the experimental results investigated. Wave excitations considered in this study include nearly periodic waves, which take into account the presence of tank noise, noisy periodic waves that have predominant periodic components with designed additive random perturbations, and narrow-band random waves. A unified wave excitation model is used to describe all the wave conditions. A modulating factor governing the degree of randomness in the wave excitations is introduced. The corresponding Fokker.Planck formulation is applied and numerically solved for the response probability density functions (PDFs). Experimental results and simulations are compared in detail via the PDFs in phase space. The PDFs portray coexisting multiple response attractors and indicate their relative strengths, and experimental response behaviors, including transitions and interactions, are accordingly interpreted from the ensemble perspective. Using time-averaged probability density functions as an invariant measure, probability distributions of large excursions in experimental and simulated responses to various random wave excitations are demonstrated and compared. Asymptotic long-term behaviors of the experimental responses are then inferred. Les caractéristiques stochastiques de la réponse de montée subite d'un seul degré de liberté non-linéaire ont amarré la structure soumise aux excitations aléatoires de vague sont examinées en cet article. Les sources de non-linéarité du système incluent une configuration géométrique complexe et une drague quadratique induite par vague. Un type modèle de Morison avec une formulation indépendante de champ d'écoulement et une approximation polynôme de trois limites de la force de reconstitution non-linéaire est utilisé pour ses excellentes possibilités prouvées de prévision pour les résultats expérimentaux étudiés. Les excitations de vague considérées dans cette étude incluent les vagues presque périodiques, qui tiennent compte de la présence du bruit de réservoir, des vagues périodiques bruyantes qui ont les composants périodiques prédominants avec des perturbations aléatoires additives conçues, et des vagues aléatoires à bande étroite. Un modèle unifié d'excitation de vague est employé pour décrire tous les conditions de vague. Un facteur de modulation régissant le degré d'aspect aléatoire dans les excitations de vague est présenté. La formulation correspondante de Fokker.Planck est appliquée et numériquement résolue pour les fonctions de densité de probabilité de réponse (PDFs). Des résultats et les simulations expérimentaux sont comparés en détail par l'intermédiaire du PDFs dans l'espace de phase. Le PDFs dépeignent des attractors multiples de coexistence de réponse et indiquent leurs forces relatives, et des comportements expérimentaux de réponse, y compris des transitions et des interactions, sont en conséquence interprétés de la perspective d'ensemble. Employer la densité temps-faite la moyenne de probabilité fonctionne comme mesure invariable, des distributions de probabilité de grandes excursions en réponse expérimentaux et simulés à de diverses excitations aléatoires de vague sont démontrées et comparées. Des comportements à long terme asymptotiques des réponses expérimentales sont alors impliqués. [article] Stochastic Analysis of a Single-Degree-of-Freedom Nonlinear Experimental Moored System Using an Independent-Flow-Field Model = Analyse Stochastique d'un Seul Degré de Système Amarré Expérimental Non-Linéaire de Liberté en Utilisant un Modèle Indépendant de Champ d'Ecoulement [texte imprimé] / Lin, H., Auteur ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique ; Yim, Solomon C. S., Auteur . - 161-169 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°2 (Fevrier 2004) . - 161-169 p. Mots-clés : Experimental  data  Nonlinear  systems  Structural  analysis  Probabilistic  methods  Probability  density  functions  Mooring  Wave  forces  Stochastic  processes  Données  expérimentales  Systèmes  non-linéaires  Analyse  structurale  Méthodes  probabilistes  Fonctions  de  densité  de  probabilité  Amarrage  Forces  de  vague  Processus  stochastiques Index. décimale : 621.34 Résumé : Stochastic characteristics of the surge response of a nonlinear single-degree-of-freedom moored structure subjected to random wave excitations are examined in this paper. Sources of nonlinearity of the system include a complex geometric configuration and wave-induced quadratic drag. A Morison-type model with an independent-flow-field formulation and a three-term-polynomial approximation of the nonlinear restoring force is employed for its proven excellent prediction capability for the experimental results investigated. Wave excitations considered in this study include nearly periodic waves, which take into account the presence of tank noise, noisy periodic waves that have predominant periodic components with designed additive random perturbations, and narrow-band random waves. A unified wave excitation model is used to describe all the wave conditions. A modulating factor governing the degree of randomness in the wave excitations is introduced. The corresponding Fokker.Planck formulation is applied and numerically solved for the response probability density functions (PDFs). Experimental results and simulations are compared in detail via the PDFs in phase space. The PDFs portray coexisting multiple response attractors and indicate their relative strengths, and experimental response behaviors, including transitions and interactions, are accordingly interpreted from the ensemble perspective. Using time-averaged probability density functions as an invariant measure, probability distributions of large excursions in experimental and simulated responses to various random wave excitations are demonstrated and compared. Asymptotic long-term behaviors of the experimental responses are then inferred. Les caractéristiques stochastiques de la réponse de montée subite d'un seul degré de liberté non-linéaire ont amarré la structure soumise aux excitations aléatoires de vague sont examinées en cet article. Les sources de non-linéarité du système incluent une configuration géométrique complexe et une drague quadratique induite par vague. Un type modèle de Morison avec une formulation indépendante de champ d'écoulement et une approximation polynôme de trois limites de la force de reconstitution non-linéaire est utilisé pour ses excellentes possibilités prouvées de prévision pour les résultats expérimentaux étudiés. Les excitations de vague considérées dans cette étude incluent les vagues presque périodiques, qui tiennent compte de la présence du bruit de réservoir, des vagues périodiques bruyantes qui ont les composants périodiques prédominants avec des perturbations aléatoires additives conçues, et des vagues aléatoires à bande étroite. Un modèle unifié d'excitation de vague est employé pour décrire tous les conditions de vague. Un facteur de modulation régissant le degré d'aspect aléatoire dans les excitations de vague est présenté. La formulation correspondante de Fokker.Planck est appliquée et numériquement résolue pour les fonctions de densité de probabilité de réponse (PDFs). Des résultats et les simulations expérimentaux sont comparés en détail par l'intermédiaire du PDFs dans l'espace de phase. Le PDFs dépeignent des attractors multiples de coexistence de réponse et indiquent leurs forces relatives, et des comportements expérimentaux de réponse, y compris des transitions et des interactions, sont en conséquence interprétés de la perspective d'ensemble. Employer la densité temps-faite la moyenne de probabilité fonctionne comme mesure invariable, des distributions de probabilité de grandes excursions en réponse expérimentaux et simulés à de diverses excitations aléatoires de vague sont démontrées et comparées. Des comportements à long terme asymptotiques des réponses expérimentales sont alors impliqués.