基于振动响应的海洋平台结构损伤诊断技术研究

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1、分类号bqDCy舳9毒{2研究生学位论文基于振动响应的海洋平台结构损伤诊断技术研究咄名王长盍指导匏f磁名王挝宣副熬攫论文答辩日期2盟§生!旦堑旦学位授予日期!鱼笾生§且中国海洋大学基于振动响应的海洋平台结构损伤诊断技术研究基于振动响应的海洋平台损伤诊断技术研究摘要大型土木工程结构(如海洋平台)在其服役期间，长期受到各种环境载荷作用，损伤不可避免。基于振动响应的大型结构无损检测技术对于确保海洋平台结构安全具有重大工程意义。本文主要通过模型试验验证发展出来的基于振动响应的大型结构无损检测技术，具体进行了以下工作．本文首先采用自然激

2、励技术(NEXT)和特征系统实现算法(ERA)研究了基于结构振动响应的模态参数问题。建立了海洋平台结构有限元模型，通过模态分析得到其理论模态参数；然后在外荷载的激励下得到其振动响应，利用特征系统实现(ERA)算法识别其值。结果对比表明自然激励技术(NEXT)和特征系统实现算法(ERA)可以准确的识别结构模态参数。研究了基于模态应变能的结构损伤诊断算法，介绍了模态应变能变化率的诊伤指标。通过某海洋平台结构的数值算例验证了算法的有效性。算例中模拟了多种对角斜撑发生损伤以及有无甲板质量变化的损伤工况，数值结果显示仅需前两阶模态和每阶

3、模态的水平自由度就可以进行损伤诊断，而且甲板的质量变化对于损伤定位几乎没有影响。本文在国家杰出青年科学基金“各类水工建筑物的动力分析(50325927)”，国家自然科学基金“环境荷载作用下海洋结构的模态参数识别与损伤诊断技术的研究(50479027)”的资助下，建造海洋平台物理模型，设置多种损伤工况进行振动台试验，利用前述特征系统实现(ERA)算法识别得到模态参数，最后利用模态应变能法进行损伤检测，验证了在环境激励下海洋平台结构的模态参数识别与损伤诊断方法的有效性。关键词：海洋平台；模态参数识别；损伤诊断；模态应变能；特征系统

4、实现算法；模型试验基于振动响应的海洋平台结构损伤诊断技术研究StudiesonDamageDetectionforOffshorePlatformBasedonVibrationResponseAbstractLarge-scalecivilengineeringstructures(forexample，offshoreplatformstructures)arepronetobedamagedduringtheirserviceliVeS,causedbyvariousenvironmentalloads．Therefor

5、etheoegallTellceofdamageduringthelifeofalloffshorestructureisunavoidable．Thus，techniquesfornondestructivedamagedetectionoflargestruc懈basedonvibrationresponseareessentialtoensuresafety．Thedevelopednondestructivedamagedetectionmethodbasedonvibrationresponseinlarge-sca

6、lestructureswasvalidatedbyphysicalmodeltest．AndthethewsfocusesOnthefollowingtasks．ThefirstissueistostudythemodalparametersbasedonvibrationresponseutilizingtheNaturalExcitationTechniqueO怔xT)andtheEigensystemRealizationAlgorithm(ERA)．AnoffshoreplatformwasmodeledbyFini

7、teElement(FE)Method,ofwhichtheanalyticalmodalparametersWereobtainedbymodalanalysis．EigensystemRealizationAlgorithm01RA)isappliedtoidentifythemodalparametersofthefieldtestingunderambientexcitation．Accordingtothecomparisonresults，theNaturalExcitationTechnique(NEXT)and

8、theEigensystemRealizationAlgorithm正心wereshowntobceffectiveforthestructuralmodalparametersidentification．、，Thesecondissueistostudythedamage