海洋平臺管節(jié)點裂紋的聲發(fā)射健康監(jiān)測.pdf

1、海洋平臺作為海洋開發(fā)過程中最重要的基礎設施,具有較高的投資成本和操作成本,一旦發(fā)生重大事故將會造成重大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。因此,定期檢查和在線監(jiān)測就成為保證正常生產(chǎn)和安全操作的最有效的手段。
　　 鋼制導管架海洋平臺是目前海上油田使用最廣泛的一種平臺,管節(jié)點作為其最重要的組成部分,變形與裂紋擴展是導致其結構失效的重要機制。本文的研究目的是利用聲發(fā)射技術監(jiān)測裂紋發(fā)展過程,探索其發(fā)展規(guī)律,實現(xiàn)管節(jié)點裂紋的健康監(jiān)測和裂紋發(fā)展狀

2、態(tài)的智能識別。
　　 聲發(fā)射技術作為一種新型的無損檢測手段,可以實現(xiàn)對缺陷的動態(tài)監(jiān)測以及損傷狀態(tài)的預測,通過在線監(jiān)測,可以實現(xiàn)對裂紋發(fā)展過程的實時監(jiān)控,有效的預防重大事故的發(fā)生。
　　 本文在理論研究的基礎上,通過實驗實時采集裂紋發(fā)展過程的聲發(fā)射信號,提取不同階段的信號特征;通過模擬疲勞斷裂實驗,建立不同裂紋狀態(tài)下累積能量與振鈴總數(shù)之間的擬合方程;將小波能量系數(shù)法運用到海洋平臺管節(jié)點裂紋的聲發(fā)射健康監(jiān)測中,并基于BP神經(jīng)

3、網(wǎng)絡實現(xiàn)了裂紋發(fā)展狀態(tài)智能識別。
　　 首先,采用聲發(fā)射技術實時在線監(jiān)測管節(jié)點試件的裂紋發(fā)展過程,提取振鈴計數(shù)、均方根值、能量值等特征參數(shù)的變化趨勢,發(fā)現(xiàn)裂紋發(fā)展過程中所激發(fā)的聲發(fā)射信號具有一定的周期性和間歇性,并且不同階段產(chǎn)生的信號特征都具有各自的特點,對于裂紋狀態(tài)的識別具有重要的指導意義。通過模擬疲勞裂紋實驗,根據(jù)實驗數(shù)據(jù),提出了不同裂紋狀態(tài)下,累積能量和振鈴總數(shù)之間的擬合方程,為將來海洋平臺健康監(jiān)測和損傷預測提供理論基礎。

4、
　　 其次,探討了常用小波函數(shù)的特點以及分解尺度的確定方法。根據(jù)實驗中聲發(fā)射信號特點,對信號進行五尺度小波分解,利用小波能量系數(shù)來表征不同階段的信號特征,結果表明,裂紋發(fā)展激發(fā)的彈性波是由多種高頻信號疊加而成,而且隨著裂紋狀態(tài)的不同而不斷變化,而小波能量系數(shù)的變化與裂紋發(fā)展狀態(tài)的變化是一致的,通過小波能量系數(shù)可以有效的識別裂紋發(fā)展狀態(tài)。
　　 最后,本文采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡,選用小波能量系數(shù)作為輸入、裂紋發(fā)展的五種狀態(tài)