海洋平台结构健康监测方法研究

摘要

海洋平台造价极高，所处环境又极度恶劣，服役时间长，其可靠性和耐久性受到了严峻挑战。传统无损检测方法不具有实时性，海洋平台在线监测研究已成为刻不容缓的重大课题。研究海洋平台的结构健康监测方法十分重要，已经成为当今学者的研究热点之一。
　　 本文首先介绍了平台结构健康监测的研究现状和面临的难题；给出了海洋平台结构健康监测系统功能、原理和组成，并对海洋平台结构健康监测关键技术做了讨论；总结了基于振动的模态参数识别的方法，并指出了各种方法的优缺点；详细给出了基于振动的海洋平台结构健康监测方法。进而提出了识别海洋平台结构损伤分两步走的方法：第一步，先用任意两阶频率比的方法识别海洋平台构件损伤；第二步，由于处于对称位置的相同构件损伤不能够被识别，提出了一种区分对称位置相同构件损伤的新方法-相对总位差法。最后用ANSYS软件进一步对海洋平台做浮冰撞击和地震载荷分析，指出了冰击载荷不容忽视性；并做海洋平台谐响应分析，进一步验证了海洋平台模态分析结果的正确性。

目录

文摘

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符号说明

第一章 绪论

1.1 海洋平台结构健康监测的必要性

1.1.1 结构损伤带来的巨大灾难和损失

1.1.2 海洋平台结构健康监测的必要性

1.2 海洋平台结构健康监测技术现状

1.3 海洋平台结构健康监测面临的主要问题

1.4 本课题研究内容

第二章 海洋平台结构健康监测系统

2.1 目前存在的大型结构健康监测系统

2.2 平台结构健康监测系统功能、原理及组成

2.2.1 平台结构健康监测系统功能

2.2.2 海洋平台结构健康监测系统原理与组成

2.3 海洋平台结构健康监测系统关键技术

2.3.1 传感器选型

2.3.2 传感器的优化布置

2.3.3 数据管理系统的建立

2.3.4 综合评估系统的建立

2.4 总结

第三章 海洋平台结构健康监测方法

3.1 结构健康监测的基准建立

3.2 模态参数识别方法

3.2.1 频域法

3.2.2 时域法

3.2.3 时频方法

3.3 基于振动模态的损伤识别方法

3.3.1 基于结构测试固有频率的损伤识别方法

3.3.2 基于结构测试模态的损伤识别

3.3.3 基于结构测试频响函数的损伤识别

3.3.4 有限元模型修正技术

3.3.5 基于神经网络和遗传算法的损伤识别方法

3.4 海洋平台结构健康监测综合评估

3.5 结论

第四章 海洋平台结构损伤识别ANSYS仿真研究之一

4.1 海洋平台仿真模型的建立

4.2 利用固有频率变化来识别海洋平台结构损伤的存在

4.3 损伤类型的识别

4.4 单一甲板损伤对平台结构损伤识别的影响

4.4.1 甲板损伤模型与固有频率求解

4.4.2 申板损伤对水下结构损伤识别影响分析

4.5 结论

第五章 海洋平台结构损伤识别ANSYS仿真研究之二

5.1 任意两阶固有频率变化值比识别对称位置相同损伤无效性验证

5.2 对称结构对称位置损伤的识别-相对总位差法

5.3 结论

第六章 海洋平台动力响应分析

6.1 谱分析和谐响应分析原理

6.1.1 响应谱分析原理

6.1.2 谐响应分析原理

6.2 冰载荷响应分析

6.3 地震载荷响应分析

6.4 海洋平台谐响应分析

6.5 结论

第七章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者简介

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书