基于随机共振的石油井架钢结构损伤识别

发布时间：2020-08-02 06:36

【摘要】：石油井架钢结构作为钻井过程中的重要承载设备,使用相当广泛,作用也很重大。但在复杂的工程环境中,由于承受巨大外力,加之环境腐蚀,在拆装和使用过程中不可避免地会出现损伤,对人身和财产安全产生很大隐患,因此尽早判断出石油井架钢结构的安全状态是十分必要的。基于振动响应来识别损伤是一种常见的损伤识别方法,但在实际采集振动信号过程中,由于工程中强烈的背景噪声的影响,使得通过弱信号来识别损伤变得困难,因此本文提出了基于随机共振的石油井架钢结构损伤识别方法。首先研究了随机共振基本理论,从一阶非线性Duffing方程的角度描述了随机共振现象的动力学机理。接着研究了随机共振的系统参数、噪声强度和信号参数对随机共振的影响,并结合二次采样法,实现了对噪声环境中石油井架钢结构加速度响应的提取。提出了随机共振与瞬时能量曲率差值相结合的损伤识别方法,通过随机共振识别出强噪声背景下石油井架钢结构加速度响应的固有频率,以此确定带通滤波的截止频率,滤去噪声后进行经验模态分解,计算损伤前后的1阶IMF瞬时能量曲率差值作为损伤指标。通过对有限元模型的损伤工况设计,对用此方法进行损伤识别做了仿真研究,从理论上验证了该方法的可行性。以石油井架钢结构实验室模型为研究对象,利用加速度传感器和信号采集系统采集了损伤前后的石油井架钢结构加速度响应,并按照理论方法计算了相应的损伤指标,并对实验结果与实际损伤进行了对比分析,在实验中验证了该方法的可行性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE923

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本文编号：2778290