發(fā)布時(shí)間：2020-08-22 13:16

【摘要】：在海洋平臺(tái)損傷檢測(cè)中，基于振動(dòng)測(cè)試的大型結(jié)構(gòu)整體無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為較有發(fā)展前景的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)。對(duì)于海洋平臺(tái)這種大型結(jié)構(gòu)物，需要使用環(huán)境載荷下的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行模態(tài)識(shí)別和損傷檢測(cè)。但在實(shí)際海洋環(huán)境測(cè)試中有許多因素對(duì)模態(tài)識(shí)別和損傷檢測(cè)造成干擾，其中測(cè)量噪聲就是非常顯著的干擾因素之一。本文以一個(gè)導(dǎo)管架物理模型為研究對(duì)象，用信噪比表示試驗(yàn)信號(hào)中噪聲的大小，并提出了損傷單元模態(tài)影響系數(shù)的概念。研究了信噪比和損傷單元模態(tài)影響系數(shù)對(duì)海洋平臺(tái)損傷檢測(cè)的影響規(guī)律，主要的研究工作如下： 本文用信噪比作為描述測(cè)量信號(hào)或者模擬信號(hào)中噪聲的大小的指標(biāo)。通過(guò)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)可以提取出不同信噪比的加速度信號(hào)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同的損傷位置或者不同的損傷程度的的工況，信噪比對(duì)其的影響程度是不同的。為研究這種差別，提出了損傷單元模態(tài)影響系數(shù)的概念。該系數(shù)可以用來(lái)描述不同構(gòu)件對(duì)海洋平臺(tái)整體動(dòng)力特性的影響程度。并設(shè)計(jì)了一系列損傷工況進(jìn)行了多種損傷單元模態(tài)影響系數(shù)的模擬。然后對(duì)每種損傷工況進(jìn)行損傷識(shí)別，研究不同的損傷單元模態(tài)影響系數(shù)下信噪比對(duì)損傷識(shí)別的影響。 模型試驗(yàn)分析得到的結(jié)果表明信噪比和損傷單元模態(tài)影響系數(shù)都對(duì)損傷檢測(cè)有一定的影響。當(dāng)模態(tài)影響系數(shù)較大(大于5)時(shí)，用很小的信噪比數(shù)據(jù)就可以準(zhǔn)確識(shí)別出損傷單元位置和損傷程度；當(dāng)系數(shù)較小(小于0.5)時(shí)，用最大的信噪比數(shù)據(jù)也無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別；當(dāng)系數(shù)為臨界值(0.9-1.5)時(shí)，信噪比對(duì)結(jié)果影響較大，只有信噪比較大(大于20)時(shí)，才能準(zhǔn)確識(shí)別損傷位置，當(dāng)信噪比小到一定值(小于10)時(shí)，損傷定位和損傷程度評(píng)估均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 數(shù)值仿真模擬結(jié)果表明，隨著不同工況中損傷單元模態(tài)影響系數(shù)的減小，準(zhǔn)確的損傷識(shí)別所需要的信噪比的值響應(yīng)增大。顯示的規(guī)律和物理模型試驗(yàn)的結(jié)果相同。但數(shù)值仿真中損傷單元模態(tài)影響系數(shù)與臨界信噪比的關(guān)系與試驗(yàn)結(jié)果差距較大，無(wú)法提供定量的參考。 基于本文提出的概念和分析方法，在實(shí)際海洋平臺(tái)損傷檢測(cè)中，可以通過(guò)采集的結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處的加速度信號(hào)估算信噪比值，并根據(jù)模態(tài)識(shí)別得到的頻率計(jì)算出損傷單元模態(tài)影響系數(shù)，則可以通過(guò)這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)實(shí)際平臺(tái)損傷可以被檢測(cè)出來(lái)的難易程度提供一定的參考。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P742;TU317
【圖文】：

損傷單元模態(tài)影響系數(shù)可以看做是構(gòu)件的“動(dòng)力敏感性指標(biāo)”，即對(duì)結(jié)構(gòu)整動(dòng)力特性影響程度的指標(biāo)。公式中只用到了平臺(tái)的前兩階模態(tài)，因?yàn)閷?dǎo)管架海平臺(tái)第三階模態(tài)通常為 Z 向扭轉(zhuǎn)，在實(shí)測(cè)中不易精確識(shí)別出其振型，且模型正也較困難[42]，因此利用模態(tài)應(yīng)變能法進(jìn)行損傷檢測(cè)時(shí)，一般使用前兩階彎模態(tài)（X、Y 向），就可以體現(xiàn)所有結(jié)構(gòu)單元損傷帶來(lái)的影響。以海洋平臺(tái)有限元模型分析來(lái)說(shuō)明此系數(shù)的應(yīng)用。如圖 2-1 所示為一個(gè)導(dǎo)管平臺(tái)的有限元模型，圖 2-2 是其導(dǎo)管部分的放大圖，紅圈的位置即為模擬的損位置。從圖中可以看出，三個(gè)損傷位置代表了導(dǎo)管架海洋平臺(tái)構(gòu)件的三種類型： 號(hào)單元為橫撐，70 號(hào)單元為斜撐，37 號(hào)單元為樁腿�，F(xiàn)假設(shè)三種損傷工況，種損傷工況中假設(shè)只有一處斷裂且完全斷裂。對(duì)損傷后的海洋平臺(tái)有限元模型行模態(tài)分析，計(jì)算其前兩階模態(tài)頻率，并和未損的有限元模型進(jìn)行比較，按照式（2-7）計(jì)算出每種工況下的損傷單元模態(tài)影響系數(shù) DEMI，結(jié)果列于表 2-1。

信噪比對(duì)海洋平臺(tái)整體損傷檢測(cè)影響3 基于振動(dòng)測(cè)試的海洋平臺(tái)整體損傷檢測(cè)的基本理論基于振動(dòng)測(cè)試的損傷診斷方法假設(shè)結(jié)構(gòu)損傷會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性參數(shù)的變化，事實(shí)上動(dòng)力特性是結(jié)構(gòu)的固有特征，只有結(jié)構(gòu)的某些方面發(fā)生變化（如構(gòu)件損傷）的條件下，動(dòng)力特性才會(huì)產(chǎn)生變化。動(dòng)力特性參數(shù)變化條件下?lián)p傷檢測(cè)的原理如圖 3-1 所示。首先在結(jié)構(gòu)的合適位置上安裝傳感器，并將激勵(lì)力（人工激勵(lì)，環(huán)境激勵(lì)等）作用在結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生自身的振動(dòng)，而安裝在結(jié)構(gòu)物上的傳感器就可以將結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)（如位移，速度，加速度）信號(hào)記錄下來(lái)，并將信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)模態(tài)參數(shù)識(shí)別提取出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，然后利用損傷檢測(cè)算法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷診斷。

尺物4.2所于處為 以以目標(biāo)檢測(cè)物理模型并.1 NP1-29NP1-29所在水深為6-6.4m、-2.5處無(wú)斜撐。導(dǎo)17.48m×1219mm×610mm×2以及斜撐的尺測(cè)平臺(tái)為對(duì)并設(shè)置了模擬9 導(dǎo)管架目標(biāo)導(dǎo)管架采油6.4米，上部5m和+3.5m導(dǎo)管架的頂12.48m，導(dǎo)30mm。水20mm（EL尺寸均為 對(duì)象，按照動(dòng)擬損傷構(gòu)件標(biāo)平臺(tái)及動(dòng)油平臺(tái)位于部模塊設(shè)備m處，在-6.4頂高程（EL+導(dǎo)管的直徑水平外圍橫撐-2.5m）、 508mm×1動(dòng)力相似原件，然后建立動(dòng)力特性參數(shù)于渤海，是一備重量約6004m至-3.5m處+4.4m）為15為 1355m撐的尺寸為508mm×16mm。NP原則制造了立了該物理數(shù)一座四腿樁基0t。導(dǎo)管架處為豎向斜5.12m×10.mm×30mm為 711mm×16mm（ELP1-29導(dǎo)管架NP1-29 導(dǎo)理模型的有限基鋼制導(dǎo)管設(shè)3層水平斜撐，潮差帶12m，底高，斜度為1/20mm（EL-6.4m），架結(jié)構(gòu)如圖導(dǎo)管架平臺(tái)的限元模型。管架結(jié)構(gòu)，平橫撐，分別帶-2.5m至+3程（EL-7.4/10，樁直徑EL+3.5m）水平內(nèi)圍橫4-1所示。的縮平臺(tái)別位3.5mm）徑為、橫撐

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本文編號(hào)：2800730