海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)損傷識(shí)別與預(yù)警實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目前，我國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)中相當(dāng)一部分平臺(tái)服役年限比較長(zhǎng)，存在一定程度的損傷，大量老齡平臺(tái)的存在對(duì)安全生產(chǎn)帶來(lái)一定的隱患。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)微小裂紋檢測(cè)，并能夠及時(shí)追蹤損傷變化，利用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)建立海洋平臺(tái)安全預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行全天候檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)海洋平臺(tái)損傷狀況，保障平臺(tái)的安全生產(chǎn)，具有重大的研究?jī)r(jià)值。本文結(jié)合國(guó)家“十一五”863計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域?qū)ｎ}課題“近海石油老齡平臺(tái)延壽技術(shù)研究”展開(kāi)研究。
　　 本文分別以海洋平

2、臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃弯撝茦?gòu)件為對(duì)象，開(kāi)展基于聲發(fā)射技術(shù)的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究。首先通過(guò)預(yù)制缺陷的方式模擬鋼制構(gòu)件的損傷，并利用碳纖維加固方法對(duì)部分含預(yù)制缺陷的構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)處理。分別對(duì)未加固構(gòu)件與加固構(gòu)件進(jìn)行疲勞斷裂試驗(yàn)，實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中構(gòu)件的聲發(fā)射信號(hào)，并利用小波分析和雙譜分析等多種信號(hào)處理方法對(duì)聲發(fā)射信號(hào)分析?；趦深?lèi)構(gòu)件的聲發(fā)射信號(hào)的對(duì)比分析研究，證明碳纖維加固能夠有效地修復(fù)鋼制構(gòu)件損傷缺陷，同時(shí)從時(shí)域、頻域、時(shí)頻域等角度揭示了碳纖維加

3、固對(duì)聲發(fā)射信號(hào)特征的影響，從而為海洋平臺(tái)損傷維修提供理論支持。
　　 設(shè)計(jì)了海洋平臺(tái)模型的聲發(fā)射檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，確定海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中部分構(gòu)件發(fā)生損傷這一現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法。以不同頻率的正弦激勵(lì)信號(hào)(15Hz、20Hz、25Hz)分別對(duì)損傷前后平臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)采集模型的聲發(fā)射信號(hào)，并采用多種信號(hào)處理方法進(jìn)行聲發(fā)射信號(hào)分析。結(jié)果對(duì)應(yīng)于海洋平臺(tái)模型結(jié)構(gòu)完好、部分損傷以及完全損傷等不同結(jié)構(gòu)完整性狀態(tài)，聲發(fā)射信號(hào)在時(shí)域、頻域都表

4、現(xiàn)出較為明顯的差異性，從而驗(yàn)證了應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷的有效性和可行性。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比分析各種信號(hào)分析與處理方法優(yōu)劣，發(fā)現(xiàn)小波包能量譜分析和雙譜分析較其它信號(hào)處理方法更適用于聲發(fā)射信號(hào)分析。
　　 基于上述實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，結(jié)合通信技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等現(xiàn)代高科技技術(shù)開(kāi)展海洋平臺(tái)安全預(yù)警系統(tǒng)研究。提出以上升時(shí)間、有效值電壓和能量比偏差為安全預(yù)警指標(biāo)的多指標(biāo)模型，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定各安全預(yù)警指標(biāo)值，對(duì)安全預(yù)警系統(tǒng)效果