【摘要】：海洋平臺結構的健康檢測和故障診斷關系著國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，結構發(fā)生損傷后若不能及時發(fā)現(xiàn)并采取補救措施，會產生意想不到的后果。輕者使結構承載能力下降，重者影響工作生產甚至發(fā)生坍塌。不僅造成巨大的經(jīng)濟損傷，也會給環(huán)境和社會造成不良的影響，甚至殘害人民的生命。因此對于海洋平臺的故障診斷成為了國內外該領域一個熱門的研究課題。同時，海洋平臺復雜的結構特點、惡劣的工作環(huán)境，加上主要受力部分位于水下，發(fā)生損傷后，不易被發(fā)覺，使傳統(tǒng)的結構損傷診斷方法會顯得力不從心，這也使得海洋平臺結構故障診斷研究成為了一個難題。隨著計算機技術的發(fā)展，柔性計算理論以傳統(tǒng)計算方法無法比擬的優(yōu)勢，在結構損傷診斷技術中被廣泛的研究和運用，因此，本文采用柔性計算方法進行了海洋平臺結構故障診斷研究。 將振動模態(tài)分析理論與神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法相結合研究海洋平臺的結構故障診斷。對于海洋平臺結構，想要一步進行損傷定位和損傷程度的判定，勢必要花費很長的診斷時間，而且診斷網(wǎng)絡系統(tǒng)的規(guī)模較大，嚴重影響診斷效果。因此，本文根據(jù)海洋平臺結構的特點，采用分步診斷的手段，來實現(xiàn)快速損傷定位，這也是本文的一個很重要的創(chuàng)新點。首先，把海洋平臺水下結構部分，，分成六個相似的子結構，使用概率神經(jīng)網(wǎng)絡進行損傷子結構的判定，輸入?yún)?shù)選用模態(tài)曲率變化率。確定了損傷所在子結構后，要進行損傷具體桿件的判定。單單使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行診斷，因輸入樣本規(guī)模較大，且BP神經(jīng)網(wǎng)絡本身具有收斂速度慢、易陷入局部極小值的缺陷，本文采用遺傳算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡權值進行優(yōu)化的方法，來彌補不足。GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行損傷具體桿件的判定，輸入?yún)?shù)選用結構振型綜合變化率，即前三階振型變化率之和。最后進行損傷程度的判定，同樣采用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡診斷系統(tǒng)，輸入?yún)?shù)選用固有頻率平方變化率。 采用有限元建立海洋平臺仿真模型，通過減小結構內桿件的彈性模量的方法模擬結構損傷，彈性模量減小的越多，表示損傷程度越大。各模態(tài)參數(shù)的獲取，通過ANSYS10.0有限元分析軟件對結構損傷前后進行模態(tài)分析得到，并代入相應的公式，計算出我們所需要的網(wǎng)絡輸入?yún)?shù)。 以某海洋平臺為數(shù)值算例，對上述新型診斷方法進行仿真驗證。各診斷網(wǎng)絡系統(tǒng)分別制作了充分的訓練樣本和測試樣本，對不同的損傷工況，進行了仿真分析。數(shù)值算例結果表明：基于柔性計算理論分步進行海洋平臺結構損傷診斷的方法是有效可行的，采用不同的網(wǎng)絡系統(tǒng)，不同的輸入?yún)?shù)，實現(xiàn)海洋平臺結構損傷定位和損傷程度判定。通過對單個構件損傷情況診斷表明，該方法能夠快速進行損傷定位，避免了測量大量模態(tài)數(shù)據(jù)，節(jié)省了診斷時間，診斷效果良好，誤診率低，且具有較強的容錯性和抗干擾性。
【圖文】：

對以上步驟進行循環(huán)優(yōu)化，直至出現(xiàn)最佳的神經(jīng)網(wǎng)絡神經(jīng)網(wǎng)絡在結構損傷診斷中的應用傳神經(jīng)網(wǎng)絡進行結構損傷診斷相比傳統(tǒng)的基于神經(jīng)網(wǎng)絡結構損傷都是根據(jù)結構損傷前后的狀態(tài)，得出適合于表征故障的結構參數(shù)入，輸出采用表征損傷位置或損傷程度的量。診斷網(wǎng)絡經(jīng)過不斷構損傷知識庫，然后利用診斷系統(tǒng)強大的模式匹配功能，進行結構經(jīng)網(wǎng)絡的結構損傷診斷，就是利用遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡進行優(yōu)化絡系統(tǒng)，然后采用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡對所研究結構進行損傷診斷，其示：

圖 5.1 W12-1 海洋采油平臺平臺有限元模型技術發(fā)展于 20 世紀 60 年代后期，至今已發(fā)展成與振動理、概率論與數(shù)理統(tǒng)計及自動控制理論相結合的一門獨特動態(tài)特性，類似于采用系統(tǒng)辨識方法來解決工程振動方夠清楚地了解結構各階模態(tài)特性，它在求解過程中是把程組解耦，成為描述模態(tài)坐標與模態(tài)參數(shù)關系的一組方參數(shù)[62]。這一特點使得模態(tài)分析在設備故障診斷、結構，成為了一種比較重要的方法。和結構振型是承受動態(tài)載荷結構設計中的重要參數(shù)，使用的二者參數(shù)。使用模態(tài)分析技術獲取固有頻率和振型等是通過實際結構模型的實驗獲取，采用振動測試的手段
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P75

【參考文獻】

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本文編號：2676898