导管架海洋平台裂纹的振动诊断-研究

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1、独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：恳I丝丝1日期；缈6．／2。％大连理工大学硕士研究生学{：i7_论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有

2、关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：导师签名：拉缉聋丝丝盗勉16年jL月且同大连理工大学硕士学位论文1绪论1．1损伤诊断技术的重要意义工程结构如高层建筑、桥梁、海洋平台等，由于地震、火灾、台风等自然灾害或长期作用的疲劳、腐蚀等原因将使结构产生不同程度的损伤，损伤在其服役期间不可避免，结构损伤在经过累积之后，必然导致结构性能降低Il】．大型工程结构一旦出现事故，带来的生命和

3、财产损失将是巨大的，对社会的影响更是深远和难以估量的。特别对于海洋平台而言，其结构复杂，造价昂贵，一旦发生事故，不仅会对海洋环境造成很大的污染，还会带来不可估量的经济损失和人员伤亡，造成不良的社会政治影响。因此，海洋平台结构的裂纹诊断的研究课题具有重要的理论意义和应用价值12】。20世纪70年代航天和航空领域的研究人员开始研究结构健康监测技术，该技术是结构损伤检测监测实时进行的全过程，利用结构的某些测试信息，运用一定的数学方法来判定结构是否损伤、损伤位置及损伤程度。基于振动测试技术的大型工程结构健康监测是一个多学科交叉的新研究领域，也是

4、近年来国内外研究的热点和难点。在实践方面，结构健康监测技术在航天航空工程和机械工程领域己有成功运用的实例，但是大型海洋工程结构与航天航空和机械等结构有明显的差别，比如海洋结构复杂、尺寸大、质量重，具有较低的固有频率和振动水平，而且结构的动力响应易受到环境因素以及非结构构件因素的影响，实际结构的不确定性比单个构件要高得多，并且该系统的激振力不易测试得到【3j。因此，给海洋结构如海洋平台结构的健康监测提出了许多堕待解决的问题。众所周知，海洋平台结构长期服役在恶劣的海洋环境中，并受到各种载荷的交互作用，如风载荷、波浪载荷、海流和冰载荷等，有时

5、还要遭到地震、台风、海啸和船碰撞等意外事件，结构本身还要遭受环境腐蚀、海洋生物附着、海底冲刷等影响。在这些恶劣的环境载荷长期作用下，再加上设计或使用的不当，结构容易产生各种形式的损伤，使结构的承载能力下降，严重的还会导致平台失效[41。在国内外海洋开发工程中，曾发生过多起灾难性海洋平台事故，造成了巨大的人员伤亡、经济损失以及不良的社会影响。例如，1967年Sede0135型半潜式三角型平台在进行采油作业时，其尾部的水平撑杆破坏；同年五月，在美国墨西哥湾，RangerI号自升式钻井平台后腿柱破坏失效，致使平台失去平衡，甲板倾斜坠落，并使前

6、腿弯折屈曲而导致整座平台最终完全破坏：1980年3月，北海的一座生活供应平台A．L，Kielland号撑杆处的水声器支座萌生的疲劳裂纹发生扩展，致使撑杆折断破坏，并导致与所支撑的承重腿柱相连的其它五根撑杆也因过载而破坏，随后承重腿柱失稳，平台失去平衡，二十分钟后平台全部倾覆，123人丧生，导管架海洋平台裂纹振动诊断研究造成巨大的经济损失；2001年世界上最大的半浮动式海上油井平台，巴西P．36号平台沉入大西洋底，该平台耗资3．56亿美元，仅事故造成的油井停产就便巴西每天损失300多万美元，该平台的沉没给巴西造成了巨大的经济损失和环境污染

7、问题。我国于1966年12月底成功地在渤海湾安装了第一座导管架平台。虽然从那时算起，我国海洋平台发展史不过仅30多年，然而事故也不少。如，1969年我国渤海2号平台被海冰推倒，并使一号平台严重受损，造成直接经济损失2000多万元；1974年海冰推倒了渤海四号平台的烽火台，等等。除此之外，多个平台在风浪、海流和地震作用下产生过剧烈的振动【51。随着石油开采向海洋发展，海洋平台的数量成倍增加，合适的设计方法确保结构能够抵抗住不可预测的载荷，但是损伤在海洋平台结构的服役期间是不可避免的(Idichandy，Ganapathy)161，可行的方

8、法是诊断出结构的损伤，并能及时进行修复。由此可见，提高海洋平台结构及设备的可靠性，确保海洋作业安全的问题日益突出，新平台的性能评价、旧平台的残余寿命估计和在役平台的结构安全保证将成为曰益突出的问题，海洋平台