海洋平台系统识别及健康检测方法研究

• 作 者: 张强
• 机 构: 江苏科技大学
• 出 处: 江苏科技大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 海洋平台 健康检测 机械损伤 构件缺陷 安全评估体系 海洋结构 随机波浪 振动响应

海洋平台结构复杂、造价昂贵，特别是与陆地结构相比，它所处的海洋环境十分复杂严酷，风、海浪、海冰、海流和潮汐时时作用于结构，同时还受到地震等作用的威胁。在此环境条件下，环境腐蚀、冲刷和基础动力软化、材料老化、构件缺陷和机械损伤等不利因素都会导致平台结构构件的损伤及整体抗力的衰减，影响结构的安全度和耐久度。海洋平台一旦出现事故所带来的生命和财产损失是难以估量的。因此为了及时、准确地获得海洋平台的损伤情况和损伤程度信息，建立大型工程结构的安全评估体系日趋重要。结构的健康监测技术可以对海洋结构进行实时、无损和全面地损伤评估，因此，开展该方向的研究工作有着重要的理论意义和良好的应用前景。本论文的主要研究包括：
1 基于线性波理论和Morsion方程，采用随机波浪理论给出了作用在海洋平台随机波浪力的时域计算方法。
2 对波浪荷载作用下海洋平台振动响应进行研究。建立了海洋平台在随机波浪荷载作用下运动方程以及相应的状态空间方程，在此基础上采用 ANSYS有限元软件数值仿真海洋平台在波浪荷载作用下的振动响应，获得海洋平台的振动响应信号。
3 采用小波分析技术对海洋平台的损伤进行判断和分析。采用Daubechies小波对数值模拟的测量信号进行奇异性检测的小波变换分析，通过判断信号是否存在突变来判断海洋平台是否存在损伤。并在输出信号中加入白噪声或有色噪声，验证在噪声干扰情况下小波变换法同样适用。讨论了传感器的位置对识别效果的影响，并给出了合适的传感器布置位置的建议。
4 本文建立了基于模态曲率法和应变模态法相结合的、适用于海洋平台结构的损伤定位的方法，即首先应用模态曲率法识别发生损伤的局部结构，然后对发生损伤的局部结构利用应变模态法识别损伤的准确位置。