基于動態(tài)分布式應(yīng)變的海管損傷監(jiān)測方法研究.pdf

1、海底管道的安全運(yùn)行緊密關(guān)系著國民的生產(chǎn)和生活，一旦發(fā)生泄漏將產(chǎn)生難以挽回的損失。目前對海底管道的健康監(jiān)測方法檢測一次花費(fèi)時間比較久，不能實(shí)時監(jiān)測，而分布式光纖傳感器的出現(xiàn)可以很好的解決以上問題。目前分布式光纖傳感器主要應(yīng)用在對海管的溫度的監(jiān)測上，對海管應(yīng)變監(jiān)測的研究和應(yīng)用很少，而新出現(xiàn)的AT-BOTDA原理的動態(tài)應(yīng)變的監(jiān)測為基于海管應(yīng)變的健康監(jiān)測提供了新的思路。而通過分布式應(yīng)變監(jiān)測與傳遞率方法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合可以解決海底管道應(yīng)變時頻分析無法

2、對海管損傷進(jìn)行識別的問題。本文在AT-BOTDA原理和所提出的應(yīng)變傳遞率概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了海底管道損傷識別的分布式監(jiān)測方法研究。
　　本研究首先在標(biāo)量傳遞率概念的基礎(chǔ)上提出應(yīng)變傳遞率概念和相應(yīng)的損傷識別方法來對海底管道進(jìn)行損傷識別，并通過有限元模型模擬對該方法進(jìn)行了驗(yàn)證。對管道模型的不同損傷程度進(jìn)行了分析，對比發(fā)現(xiàn)該方法相比加速度傳遞率和理論傳遞率對損傷程度更加靈敏；對不同邊界條件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該方法對損傷位置的識別不受邊界條件

3、的影響；對參考單元的選取進(jìn)行了驗(yàn)證分析，驗(yàn)證了參考單元應(yīng)選擇遠(yuǎn)離反彎點(diǎn)的非損傷位置。該方法能夠有效應(yīng)用于海底管道的損傷識別，對分布式傳感器用于海底管道健康監(jiān)測奠定了基礎(chǔ)。其次，利用水彈性相似設(shè)計了海管模型，介紹了AT-BOTDA原理，并使用分布式光纖傳感器和應(yīng)變片對海管模型在地震、波流聯(lián)合模擬系統(tǒng)中進(jìn)行模擬監(jiān)測。通過設(shè)計無損工況和損傷工況共15種工況分析了應(yīng)變數(shù)據(jù)，并對所提出的損傷識別方法進(jìn)行了驗(yàn)證分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：海管振動主要為受迫