基于人工神经网络的海洋平台损伤诊断技术研究

发布时间：2020-06-24 22:29

【摘要】： 近年来，随着越来越多的海洋平台建造并投入使用，海洋平台的结构健康监测成了一个热门的话题。由于海洋平台的部分结构位于海平面以下，结构的损伤不容易被发现；而且结构的某些重要部件一旦发生损伤，在极端恶劣海况下，尤其是遇到巨大的风暴潮，破坏范围会迅速扩展，可能很快导致整个结构的失效。所以，对海洋平台的水下部分进行长期监测成了一个难题。但是，随着光纤传感技术的出现，这个难题迎刃而解。本文以光纤传感技术作为提取海洋结构物损伤数据的手段，以神经网络作为分析损伤的方法，对海洋平台的损伤诊断做了一定的研究，主要工作内容如下： 1)对光纤传感技术做了一定的分析研究。分析了光纤传感器的特点，物理结构及传感器的传感原理，光纤光栅传输信号的解调原理。主要工作是原理说明和公式的推导。同时，本文还针对光纤传感器在工程中的应用，从理论上分析研究了光纤传感器在工程应用中应该注意的几个关键问题，包括：光纤传感器的优化配置问题，在工程中的埋设和保护问题及温度补偿问题。最后还建立了光纤光栅传感器的数学模型，以深化对光纤传感技术的了解。 2)对海洋平台建立了整体的有限元模型，并进行了模态分析。建立了平台的实体模型，分析了该平台的模态参数。并通过仿真建模，分别对海洋平台的一个桩腿，水平撑和斜撑出现不同程度损伤时的模态进行了分析，并提取了损伤平台的模态参数，以供本文进行海洋平台的损伤诊断使用。 3)利用神经网络中的BP网络，对海洋平台的损伤状况进行综合诊断。本文介绍了神经网络的结构和工作原理，尤其是BP网络的结构和工作原理，并对BP网络的各种主要算法和改进算法做了分析说明。在本文最后，通过对平台在不同位置和不同程度出现的损伤的有限元仿真，计算出了平台的模态频率和模态振型，并以它们作为构成BP网络的训练和检测样本的原始数据，构建了BP网络，对平台的损伤做了综合诊断，发现并确定了损伤的位置和程度。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P75
【图文】：

示意图,光纤光栅传感器,示意图

武汉理工大学硕十学位论文原理图如图2一1所示l‘4】。待测量加在传感光栅上，光源出射的光在FBG中传输时，Bragg反射光波的中心波长几B，产生漂移△几B，经祸合器导入光谱分析仪，在分析仪中可检测出A几B，从而确定待测量。各种复杂的精确度高的传感器都是在此基础上，对各单元进行改进、优化而实现各自的功能。目前性能优越的温度传感器的精度可达0.1“C;当采用适当的波长解调方式时

结构图,光纤光栅,结构图

【参考文献】