基于振动监测的自升式平台有限元模型修正

发布时间：2020-03-23 20:18

【摘要】：自升式平台作为海洋石油生产的重要基础设施,其结构安全问题至关重要。模型修正技术能够使平台的有限元模型获得与真实在役平台一致的响应,为结构力学性能的评估和极端工况下的行为预测提供基础,因此对维护平台结构安全有着重要作用。本文以室内试验平台为研究对象,针对自升式平台的模型修正问题开展研究,以期为在役自升式平台中模型修正技术的工程应用提供理论参考依据,主要研究内容如下:基于ANSYS软件建立室内试验平台的有限元模型,利用弹性约束单元简化平台与基座间连接和船体与桩腿间连接的仿真问题;通过模态分析计算试验平台的前三阶模态频率和振型,并讨论其弹性约束刚度变化对模态频率的影响。建立集力平衡加速度计、记录仪和监测软件于一体的振动监测系统,开展室内试验平台的模态参数识别试验;利用随机子空间法识别试验平台的前三阶模态频率和振型,并将识别结果与仿真结果进行对比,为后文研究奠定试验基础。以实测前三阶模态频率为目标,利用Kriging代理模型方法修正初始有限元模型。在修正过程中引入循环加点优化方法和基于并列选择的多目标遗传算法以提高修正结果的精度,并根据循环过程中每次修正计算的结果,讨论新增样本点对Kriging代理模型拟合和修正精度的影响。在模态参数识别试验的基础上模拟模态频率监测,并利用试验模拟船体与桩腿间连接处的损伤。通过分析无损和有损工况下的频率监测数据,研究损伤对模态频率的影响,得到两种工况下的前三阶模态频率分布区间。以区间的上、下界值为目标,仍利用基于Kriging代理模型的修正方法修正有限元模型,得到修正后的参数区间和模态频率区间,通过考虑频率监测数据的不确定性分布区间,大大提高修正结果的可靠性。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE952

【参考文献】

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本文编号：2597214