海洋平台的改进模态应变能损伤诊断方法

为有效提高海洋平台的损伤诊断效果,准确确定损伤位置和损伤程度,针对传统模态应变能(MSE)分析处理过程中易出现的多判、误判等问题,提出基于MSE的改进损伤诊断方法。首先计算实际工况下基于MSE的诊断指标;然后将其分解为多个单损伤工况指标,提取并计算各单损伤工况指标占实际工况指标的权重系数;最后利用权重系数在不同阶模态中的分布差异修正诊断指标,并据此进行损伤诊断。以室内导管架试验平台为例,通过有限元仿真试验进行验证。结果表明:基于改进方法的分析结果与预设的平台结构多损伤工况相符,证明该方法用于海洋平台损伤诊断是有效可行的。     

基于车桥耦合振动分析的桥梁损伤诊断方法评述

车辆通过桥梁时,桥梁和车辆的动力响应都包含桥梁结构模态或者几何参数信息,对它们进行分析能识别桥梁的模态参数和损伤。结合国内外最新研究成果,综述基于车桥耦合振动分析的桥梁结构损伤识别技术,并与传统识别方法进行比较。指出其优缺点;详细介绍基于灵敏度分析和模型修正的方法、基于结构刚度搜索的方法、利用车辆响应傅立叶变换识别桥梁频率的方法、利用车激桥梁响应的小波变换识别桥梁模态参数的方法以及综合利用车辆和桥梁响应识别桥梁损伤的方法等5种参数识别与损伤诊断方法的基本原理,并总结上述方法的实施步骤和应用时应该注意的问题;指出了该领域的关键问题和进一步的研究方向。     

基于正则化频率变化率与神经网络的石油井架结构损伤识别

阐述结构健康监测中损伤识别的关键问题,介绍基于正则化的频率变化率的损伤定位方法,提出一套基于模态参数和神经网络的损伤识别技术。按相似理论建立了JJ160/41-K型井架实物模型,根据其基本结构和受力特点,以JJ160/41-K井架的实物模型为对象进行损伤研究。结果表明:井架模型在局部结构发生变化时整体的固有频率发生改变;将模态分析理论和神经网络方法相结合,可对已定位损伤的井架进行定量分析;通过实例运算验证了其对结构损伤诊断的有效性。     

海洋平台振动监测技术试验研究

为保证海洋平台服役期间安全运行,以实验室海洋平台模型为研究对象,开展有关振动监测技术的试验研究。通过预制损伤等物理手段,模拟海洋平台模型完好与损伤状态。使用加载设备对平台模型加载,采集其在不同加载角度、频率与增益下的动力响应。对振动传感器校准后,利用传感器、信号调理仪以及信号采集软硬件设备,组成监测系统。分析试验数据,调整相关试验参数,选取最佳信号采集状态。选取双谱分析法对试验数据进行信号处理,得出平台模型完好与损伤状态的数据变化。结果表明:根据振动监测数据的双谱模量与频率分布,能够识别损伤。     

残余能量差法用于在役结构无损检测的研究

在役结构因其原始指纹不易获得,使得对其进行损伤检测存在一定的困难。基于动力检测方法的原理,提出了一种新的损伤识别指标———残余能量差,并且推导了各节点对于残余能量差贡献的表达式。根据结构损伤前后的残余能量差的变化可以判断损伤的发生与否及其损伤位置,它不需要结构的完好指纹作为比较,适用于在役结构的无损检测和状态监测。数值模拟和试验测试的结果都证明了该方法的有效性。     

结构损伤诊断与系统时域辨识研究综述

对结构时域辨识理论及其应用进行系统研究和综述。研究表明:环境激励的非平稳与不确定性、响应信息的不完备性、反问题的不适定性以及测试噪声等是影响系统时域辨识理论在结构损伤诊断中应用的关键因素。以影响因素为主线,系统阐述结构时域辨识理论、方法的发展和研究现状,并对其优、缺点进行比较。分析指出,基于系统识别的结构损伤诊断技术适合于从整体层次上把握结构的健康状况,只有将其与局部损伤检测方法结合才有可能对大型复杂结构的健康状况作出正确的评估。展望结构时域辨识技术的发展趋势认为:随机子空间法等先进的系统辨识方法、EMD非平稳信号处理技术以及神经网络智能算法将成为未来研究和发展的主流。     

海洋延寿平台随机冰激响应与损伤评估

直立结构上冰力作用是国际海洋石油工程界研究的一个热点,尽管很多学者建立了各种冰力破碎模型,但是这些理论模型实现对冰与直立结构交互作用过程的量化模拟还存有较多困难.针对胜利油田大量海上平台超期服役现状,选择渤海现场实测的随机冰力时程曲线,考虑腐蚀减薄、桩基冲刷、海生物附着等服役损伤,建立海洋延寿平台结构有限元模型,研究随机冰力作用下海洋延寿平台构件的时程响应,采用疲劳等效应力幅来描述随机冰激疲劳应力过程产生的疲劳效应,最后基于Miner线性累积疲劳损伤模型采用S-N曲线法评估平台构件的疲劳损伤,该方法为进行可适合工程应用的渤海延寿平台疲劳评估提供了思路.     

网架结构节点焊缝损伤识别2步法

焊接网架结构节点与杆件连接焊缝处易发生损伤和破坏。为保证网架结构在服役期间的安全,基于小波分析和应变模态法,提出识别网架结构节点损伤的2步法。计算结构某节点发生焊缝损伤时的各节点加速度响应,采用小波变换分析各节点高频分量奇异值。依据奇异值幅值判断损伤节点影响范围,划分结构子区域,并在该节点上布置传感器。测量布设传感器节点的加速度响应,采用小波分析法识别结构损伤子区域。在损伤子区域中,采用应变模态分析法进行损伤定位。开展网架结构模型试验,验证该方法的有效性。结果表明:损伤识别2步法能够利用有限加速度传感器测量信息,识别有节点焊缝损伤的结构子区域,并在损伤子区域中定位节点焊缝损伤位置;该方法所需测量信息较少,易于实现较为复杂的网架结构的损伤识别。     

海洋钻井平台事故致因分析与评价指标研究

该文在广泛调研国内外已发生的海洋平台事故基础上,从人因失误、工艺设备、物料危险、管理缺陷和危险环境五个方面系统分析事故致因因素,提出海洋钻井平台事故致因评价框架,提出5个一级评价指标和24个二级评价指标,根据层次分析法,计算确定各指标的标准权重值.最后针对某在役海洋钻井平台,开展实例研究.为实际评价海洋钻井平台事故风险提供一种新方法,具有一定的实际应用价值.     

在役自动扶梯驱动链损伤模式与失效风险研究

本文根据对不同使用年限的20A-2型号自动扶梯双排驱动链及其零部件进行损伤观察、缺陷分析、机械拉伸性能和摩擦磨损性能测试,研究了在役自动扶梯驱动链表面脱碳和贫碳缺陷、表面磨损、先期微裂纹等损伤模式及其成因。分析了在役自动扶梯驱动链可能存在的失效风险,揭示了在役自动扶梯驱动链及其零部件的主要损伤模式与溜梯事故风险二者的内在联系,提出如何对自动扶梯驱动链质量进行有效控制的建议,给出防范因驱动链断裂而造成溜梯事故的对策。     

基于深度学习的工程结构损伤识别研究进展

为避免或减轻工程结构在建造和运营期间因结构振动产生不同程度损伤,造成安全隐患危及人们生命财产安全,针对结构振动损伤识别技术展开研究,探讨不同深度学习方法发展情况及其利弊,寻找更具可行性的损伤识别方法,并对其最新研究及应用现状进行全面综述。研究结果表明:应用深度学习开发新的结构损伤识别技术,无需冗余的数据预处理以及手工提取损伤特征,实现以较高精度实现损伤识别任务;一维卷积神经网络（1D-CNN）以其独特的应用优势,在数据样本有限条件下较二维卷积神经网络（2D-CNN）表现更为出色。研究结果可为数据驱动的结构损伤识别问题提供新思路,进一步完善土木结构健康监测研究体系。     

起重机械疲劳寿命分析预测软件开发及工程应用

随着国民经济的快速发展,起重机械的应用越来越广泛。在役起重机械的疲劳及由此引起的安全问题也愈来愈突出。以名义应力法为疲劳寿命预测的基本方法,采用双参数雨流计数法对随机载荷进行处理,根据Miner线性累积损伤模型计算随机载荷引起的疲劳累积损伤,然后对疲劳寿命做出分析预测。基于Matlab软件的图形用户接口开发环境,设计了工程应用型的疲劳寿命分析预测软件。采用所开发的疲劳寿命分析预测软件对起重机热点区的累积损伤和疲劳寿命进行分析计算与预测。根据4个测点的疲劳寿命分析结果,说明本文采用起重机结构疲劳损伤寿命预测方法比较合理,开发的疲劳寿命分析预测软件具有较好的工程应用价值,为快速进行在役起重机的疲劳寿命评估提供了平台。     

基于新闻搜索的城市公共安全及其风险热点主题分析

为了更加清晰地梳理城市公共安全及其风险领域的研究热点,进一步促进相关领域的深入研究,提高城市公共安全管理水平。以新闻搜索方法研究城市公共安全及风险领域的热点主题,首先,借助爬虫软件获取2006-2016年城市公共安全及其风险相关新闻;然后,运用系统分析与文本分析绘制时间、新闻来源、关键词和应用领域标准下的研究热点主题知识图谱。研究结果表明:城市公共安全及其风险领域的热点主题主要包括,城市公共安全风险源特征分析;风险源形成、发展、衰退和演化规律研究;城市公共安全教育与演练和意识培养;应急处置机制探究和应急管理体系建设;大数据驱动的城市公共安全风险监测、预测预警和评估研究。     

声发射法检测输气管道泄漏的研究综述

声发射法检测管道泄漏是目前的热点方法,研究涉及泄漏信号的产生与传播、信号拾取与处理、基于信号的智能识别与定位等。通过介绍声发射检测定位原理及一些基本规律,详细分析小波分析、局域均值分解、经验模态分解、变分模态分解在处理泄漏信号时的优劣,探讨人工智能在处理管道泄漏声发射信号中的应用,总结管道泄漏的模态研究、相关试验研究,来理清基于声发射的管道泄漏检测现状及展望未来发展。     

巷道超前支架相似模型试验研究

针对大型综掘巷道超前支架体积大,不易在实验室中对其进行动力学特性试验研究等问题,基于相似理论,建立比例为1:8的相似试验模型。分别对原型机和试验模型进行模态试验分析,测得两者固有频率以及各阶的模态阵型。试验结果表明:原型机和试验模型的各阶模态阵型基本一致。由试验得到的原型机固有频率与由相似原理推算原型机固有频率的平均误差为4.72%,最大值为7.93%。对按比例制作的试验模型进行模态分析以及动力学特性研究,基本上能够反映原型机的动力学特性。     

基于小波变换和模态曲率差的起重机金属结构损伤识别

属于焊接结构的起重机金属结构受交变载荷的影响,随着使用年限的增加,不可避免地会产生裂纹和腐蚀等损伤,从而引发突发性重大断裂事故。为此,基于结构的振动特性及小波变换理论来研究起重机金属结构的早期损伤识别问题,通过改变局部弹性模量模拟不同损伤工况,分析了起重机主梁在不同损伤工况下的动态响应特性。结果表明,小波变换可明显放大不易察觉的损伤突变,模态曲率差具有较好的损伤识别能力,可为起重机金属结构损伤识别提供新的思路。     

基于频率和BP神经网络的井架钢结构损伤识别

为了快速、准确地诊断井架钢结构的损伤位置和程度,提出仅基于测试精度高的频率数据和BP神经网络的识别方法。首先,选择频率变化比和频率平方变化比组合参数作为损伤位置识别因子,频率变化率作为损伤程度识别因子;然后,分步构建损伤位置和损伤程度识别的BP神经网络;最后,利用前10阶频率数据和BP神经网络对现场某井架钢结构的损伤位置和程度进行识别。分析结果表明,在测试噪声为10%时,采用前6阶损伤位置识别因子,能够清楚识别损伤位置,识别结果分别是1,5,9,15,19号单元损伤;采用前10阶损伤程度识别因子,1号单元的损伤程度识别结果分别为0.106 9,0.318 2,0.505 4,0.710 2,0.915 9,识别误差均不超过10%。     

基于系统动力学的海洋平台安全脆弱性分析

海洋平台承受着风、浪、流等复杂环境载荷，安全系统在保障平台安全稳定方面的作用极为突出。为深入探讨影响海洋平台安全脆弱性的机理，针对海洋平台作业环境的极端性和复杂性，建立了海洋平台的安全脆弱性系统动力学分析模型，采用模糊层次分析法确定影响安全系统中各层因素的权重系数，并设定参数，考虑子系统不同的安全投入方案，进行了海洋平台脆弱性系统分析。研究结果表明:海洋平台设备系统对于暴露度和敏感度的影响程度最高，管理系统对海洋平台安全系统的适应度起主导作用；当安全投入总值一定，对各系统的投入比例不同时，为有效降低海洋平台脆弱性，应合理分配有限投入资金。     

基于SAPSO-BP网络模型的海洋平台落物碰撞损伤分析

为了确保海洋平台作业过程中落物坠落对甲板撞击后的结构安全,对坠落立管撞击海洋平台甲板的过程进行了非线性仿真分析。运用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,对坠落立管不同撞击角度撞击海洋平台甲板进行模拟计算,得到甲板在不同工况下的损伤情况。运用1种自适应性变异的粒子群优化算法SAPSO与BP神经网络结合［1］,对海洋平台进行落物碰撞损伤分析。研究结果表明:落物与垂直方向偏离5°～10°为坠落时最危险的工况。SAPSO-BP提高了BP神经网络的拟合能力,减小了拟合误差,提高了拟合精度,验证了SAPSO-BP网络模型的实用性和可靠性。综合考虑制定适用于海洋平台落物安全的工作程序和平台及设备的防护措施,为海洋平台作业中落物风险评估和海洋平台作业安全保障提供参考。     

基于系统动力学的海外EPC工程风险评估研究——以乍得拉尼亚油田建设EPC工程项目为例

在管理海外EPC工程项目时,为了使管理者能够更加正确地识别风险、评估风险,进而应对并控制风险,以乍得拉尼亚油田建设EPC工程项目为研究案例,基于系统动力学对该项目的风险评估进行研究。首先采用文献调研法和专家问卷调查法对该工程项目进行初步风险识别以获取风险清单,进而运用系统动力学建立该风险识别模型,对该工程项目中已识别出的各个风险进行根源因素识别和后果识别;其次在风险评估阶段,以成本风险为目标风险,建立风险评估流程图;最后通过专家问卷打分法确定各个边界点风险的风险值,建立系统动力学风险评估模型,通过风险评估模型运行复合仿真模拟对不同的风险进行评估。结果表明:系统动力学在海外EPC工程项目风险管理中各个阶段均具备较好的适用性,可作为传统的风险管理方法的补充,同时在社会安全风险管理领域中具备一定的适用性。