基于附加虛擬質(zhì)量的儲(chǔ)罐損傷識(shí)別方法.pdf

1、近些年，隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，石油、天然氣等化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品的需求量迅速提高，越來越高越來越多的儲(chǔ)罐處于在役狀態(tài)，使得儲(chǔ)罐的損傷識(shí)別受到了廣泛的關(guān)注。本文針對(duì)儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)具有的空間對(duì)稱、低階模態(tài)密集且對(duì)局部損傷不敏感的特點(diǎn)，利用附加物理參數(shù)增加了測試頻率數(shù)據(jù)量和提高靈敏度的思想，提出了附加虛擬質(zhì)量的損傷識(shí)別方法。
　　本研究首先介紹了基于虛擬變形法（VDM）的基本思想推導(dǎo)構(gòu)造附加虛擬質(zhì)量后結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)公式。接著利用該方法，并結(jié)合儲(chǔ)罐結(jié)

2、構(gòu)空間對(duì)稱特點(diǎn)，根據(jù)附加虛擬質(zhì)量后的頻率的分布規(guī)律初步判斷損傷的位置；進(jìn)一步，結(jié)合有限元模型的靈敏度方法進(jìn)行迭代求解識(shí)別損傷的程度。其次通過鋼制立式圓罐形固定頂儲(chǔ)罐的有限元模型進(jìn)行數(shù)值仿真，來介紹和驗(yàn)證附加虛擬質(zhì)量方法的有效性。通過ANSYS軟件建立了儲(chǔ)罐有限元模型，并提取了儲(chǔ)罐的單元?jiǎng)偠汝嚭蛦卧|(zhì)量陣。接著利用 matlab軟件進(jìn)行集裝并使用Guyan縮聚法以儲(chǔ)罐罐壁法向自由度為主自由度進(jìn)行模型縮聚。然后分析了儲(chǔ)罐模型附加虛擬質(zhì)量與靈

3、敏度的關(guān)系，并通過靈敏度曲線對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線確定附加質(zhì)量的最優(yōu)質(zhì)量和對(duì)應(yīng)靈敏度較高的頻率。最后通過損傷識(shí)別系數(shù)的比較初步判斷損傷的位置，進(jìn)一步結(jié)合儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)有限元模型，通過靈敏度優(yōu)化方法識(shí)別了儲(chǔ)罐子結(jié)構(gòu)的損傷程度。然后利用儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行的試驗(yàn)。首先在上述理論基礎(chǔ)上，在空罐狀態(tài)，對(duì)儲(chǔ)罐的損傷位置進(jìn)行了判斷。接著在儲(chǔ)罐內(nèi)部灌入不同高度的水，研究儲(chǔ)罐整體結(jié)構(gòu)模態(tài)信息和液位高低的關(guān)系。然后對(duì)附加真實(shí)質(zhì)量和虛擬質(zhì)量得到頻率信息進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了儲(chǔ)液狀