海上结构物在极限大波作用下会产生高频振动“Ringing”现象,通常认为它是由于波浪的三阶频率与结构自振频率接近,引起的结构高频响应。而一些实验发现,当结构自振频率远离波浪三阶频率时,仍能观察到结构的高频响应,这种高频响应可能与结构受力中的“secondary load cycle”现象有关。为进一步解释结构高频响应机理,本文对“secondary load cycle”现象进行研究。本文首先对规则波浪作用下圆柱结构所受正向力进行物理模型实验,实验考虑了不同波浪参数,如不同周期和波幅,波浪陡度由中等到极限陡度;同时,考虑了结构尺度的影响,采用了三种不同半径的圆柱,其半径分别为:0.05m、0.075m和0.125m,相对与波浪波长,其结构尺度属于小尺度或中等尺度范围。然后,对实验数据和现象进行了分析,研究了“secondary load cycle”现象的影响因素、发生临界条件和频率特征。结果表明:“secondary load cycle”现象主要受波浪陡度影响,当波浪陡度(H/L)大于0.095tanh(kh)时(k为波陡,h为水深),结构就会产生“secondary load cycle”现象。当该现象比较强烈时,通常会伴随结构的高频振动。频谱分析也表明,当“secondary load cycle”现象发生时,结构自振频率处力的幅值明显增大。同时,结合实验过程中拍摄的图片,分析了“secondary load cycle”现象的形成机理,分析表明:“secondary load cycle”现象可能与波浪在结构前涌高有关。当波浪经过结构时,在结构前侧产生较大涌高。波峰传过结构后,涌高迅速跌落,坠落水体会挤压周围水体和结构,对结构会形成正向压力,这可能时“secondary load cycle”现象产生的原因。波浪越陡,涌高跌落高度越大,产生的现象也越明显。最后,通过建立数值模型,对物理实验中得出的“secondary load cycle”现象的形成机理进行证明。结果表明,圆柱前侧压力在涌高坠落作用下,在“secondary load cycle”现象产生时有明显增大,说明了涌高的作用是产生“secondary load cycle”现象的直接原因。本文在物理实验和数值模拟的基础上研究出了发生“secondary load cycle”现象的影响因素和机理,研究结果有助于理解海洋工程结构的高频响应,为结构物的设计和安全评估提供帮助。