考虑环境因素影响的海洋平台结构损伤检测研究

摘要

海洋平台长期服役于恶劣的海洋环境中,结构损伤逐渐累积.海洋环境因素,例如温度、海生物附着、桩基冲刷等,会掩盖真实损伤对结构动力特性的影响,导致基于动力特性的损伤检测方法容易出现损伤误判.将协整分析技术应用于海洋平台结构的损伤判定中,通过对结构频率序列进行协整分析,消除环境因素干扰,提取能够表达结构真实动力特性的协整残差,而后依据X-bar控制图进行损伤判定.以最为普遍的多变性环境因素温度为例,同时考虑空气、海水和泥土温度变化的影响,探究协整方法对消除这些变化的有效性,并与常用的主成分分析(PCA)方法进行对比.研究结果表明,两种方法均能有效地消除温度变化的影响,实现海洋平台结构损伤的准确判定.小噪声水平下,协整分析的稳定性更好,随着噪声水平的增加,主成分分析具有更高的噪声鲁棒性.此外,协整分析在基准数据较少的情况下具有更低的误判率.