海洋平臺結(jié)構(gòu)系統(tǒng)損傷識別與預警實驗研究.pdf

1、目前，我國海洋石油開發(fā)中相當一部分平臺服役年限比較長，存在一定程度的損傷，大量老齡平臺的存在對安全生產(chǎn)帶來一定的隱患。聲發(fā)射檢測技術(shù)可以實現(xiàn)微小裂紋檢測，并能夠及時追蹤損傷變化，利用聲發(fā)射檢測技術(shù)建立海洋平臺安全預警系統(tǒng)，對海洋平臺進行全天候檢測，及時發(fā)現(xiàn)海洋平臺損傷狀況，保障平臺的安全生產(chǎn)，具有重大的研究價值。本文結(jié)合國家“十一五”863計劃海洋技術(shù)領(lǐng)域?qū)ｎ}課題“近海石油老齡平臺延壽技術(shù)研究”展開研究。
　　 本文分別以海洋平

2、臺實驗?zāi)Ｐ秃弯撝茦?gòu)件為對象，開展基于聲發(fā)射技術(shù)的結(jié)構(gòu)損傷檢測的實驗研究。首先通過預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部分含預制缺陷的構(gòu)件進行修復處理。分別對未加固構(gòu)件與加固構(gòu)件進行疲勞斷裂試驗，實時采集實驗過程中構(gòu)件的聲發(fā)射信號，并利用小波分析和雙譜分析等多種信號處理方法對聲發(fā)射信號分析?；趦深悩?gòu)件的聲發(fā)射信號的對比分析研究，證明碳纖維加固能夠有效地修復鋼制構(gòu)件損傷缺陷，同時從時域、頻域、時頻域等角度揭示了碳纖維加

3、固對聲發(fā)射信號特征的影響，從而為海洋平臺損傷維修提供理論支持。
　　 設(shè)計了海洋平臺模型的聲發(fā)射檢測實驗，確定海洋平臺結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中部分構(gòu)件發(fā)生損傷這一現(xiàn)象的實驗?zāi)M方法。以不同頻率的正弦激勵信號(15Hz、20Hz、25Hz)分別對損傷前后平臺實驗?zāi)Ｐ瓦M行加載實驗，實時采集模型的聲發(fā)射信號，并采用多種信號處理方法進行聲發(fā)射信號分析。結(jié)果對應(yīng)于海洋平臺模型結(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)射信號在時域、頻域都表

4、現(xiàn)出較為明顯的差異性，從而驗證了應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)進行復雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測與診斷的有效性和可行性。同時，通過對比分析各種信號分析與處理方法優(yōu)劣，發(fā)現(xiàn)小波包能量譜分析和雙譜分析較其它信號處理方法更適用于聲發(fā)射信號分析。
　　 基于上述實驗研究結(jié)果，結(jié)合通信技術(shù)、檢測技術(shù)等現(xiàn)代高科技技術(shù)開展海洋平臺安全預警系統(tǒng)研究。提出以上升時間、有效值電壓和能量比偏差為安全預警指標的多指標模型，根據(jù)實驗結(jié)果確定各安全預警指標值，對安全預警系統(tǒng)效果