基于小波变换的海洋平台结构损伤检测

基于结构动力特性的海洋工程结构损伤检测是一个非常有工程应用价值的研究课题。特别是对于海洋平台水线以下的结构损伤,一般通过结构的频率、振型和频响函数等的变化用来发现损伤。但是对于早期的损伤(通常损伤量很小),上述结构动力特性参数的变化可能很小从而不足以反映结构的这种早期微小损伤。文章提出采用小波变换的方法来进行小损伤的检测,将结构的频响函数(FRF)和加速度响应进行小波变换,很好地预报了损伤的存在。文中还以某海洋平台为例,进行了模型试验,从而验证了提出方法的可行性。     

离散小波方法应用于梁和平板的破损侦测之研究

文章旨在利用小波转换方法来侦测一个铝合金的梁与板的裂缝.研究中将以一维离散小波转换和二维离散小波转换为基础来检测含双重缺陷之梁与板,并经由数值模拟分析以及实验共同进行并比较其结果.测试结果显示,离散小波分析方法可以有效地找出结构中多个缺陷位置,并可应用在其他的复杂结构上.     

对几种损伤识别方法的噪声敏感性分析

以简支梁、三维框架结构、Benchmark框架模型、海洋平台结构为分析对象,选择柔度差值曲率法、模态应变能法、改进后的模态应变能法和交叉模型交叉模态方法（CMCM）等4种结构损伤定位指标,对分析对象的抗噪声干扰能力进行对比分析。分析结果表明,改进后的模态应变能法和CMCM方法对于结构损伤定位均有较好的抗噪性。     

水下加肋双层圆柱壳体的振—声传递路径分析

简要介绍了有限元声振耦合和结构振-声传递路径分析(TPA)的基本理论。基于CAE技术建立了TPA模型,通过ANSYS声振耦合的谐响应分析,获得水下双层圆柱壳体振动响应和声场中的声压响应,利用矩阵条件数曲线优选测点位置,并结合奇异值修正的方法改善频响函数矩阵病态问题,求得振源的耦合激励力和振—声频响函数。由自编TPA程序计算得到两个振源作用下目标点的合成噪声响应与ANSYS实际计算吻合很好。利用频谱贡献云图、矢量叠加图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,基于CAE方法的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法具有精度高、易操作、成本低等优点,对潜艇的优化设计、运行管理、针对性的维修均具有十分重要的意义。     

海上油田作业人员并入SPS规则中特殊人员的可行性分析

本文分析了目前以倒班功能为主的海洋石油支持船舶在运送海上作业人员的现状和存在的问题,梳理了《特殊用途船舶安全规则》中对特种用途船舶和特殊人员的定义及要求,从公约规范要求、倒班船舶与海上油田作业人员的载运能力分析和实际操作三个层面对海上油田作业人员并入《特殊用途船舶安全规则》中特殊人员进行可行性分析。建议将倒班船舶运送的海上作业人员按照特殊人员对待,解决目前海上油田倒班压力严重的突出问题,保障海上油气开采的安全合理高效运行。     

船舶构件共线多裂纹应力强度因子研究

船舶构件中除了单个形式存在的裂纹外,还有多个裂纹同时存在的情况。多裂纹之间的相互干扰作用使得问题远比单裂纹复杂。本文采用比较简单直观的组合法对平板表面多裂纹的应力强度进行了求解并与FRANC 3D求解的结果比较,两者结果较接近,由此可见组合法可以适应工程要求。因此,在平板表面多裂纹问题求解的基础上,推出了T型构件焊趾处表面多裂纹应力强度因子求解的表达式,从而使T型构件多裂纹复杂问题转化为较简单的平板多裂纹问题,可以为工程计算方法提供参考。     

一种改进的海洋平台结构损伤诊断方法研究(英文)

In the exploitation of ocean oil and gas, many offshore structures may be damaged due to the severe environment, so an effective method of diagnosing structural damage is urgently needed to locate the damage and evaluate its severity. Genetic algorithms have become some of the most important global optimization tools and been widely used in many fields in recent years because of their simple operation and strong robustness. Based on the natural frequencies and mode shapes of the structure, the damage diagnosis of a jacket offshore platform is attributed to an optimization problem and studied by using a genetic algorithm. According to the principle that the structural stiffness of a certain direction can be greatly affected only when the brace bar in the corresponding direction is damaged, an improved objective function was proposed in this paper targeting measurement noise and the characteristics of modal identification for offshore platforms. This function can be used as fitness function of a genetic algorithm, and both numerical simulation and physical model test results show that the improved method may locate the structural damage and evaluate the severity of a jacket offshore platform satisfactorily while improving the robustness of evolutionary searching and the reliability of damage diagnosis.     

海洋平台生活区通风管路系统噪声预报

针对海洋平台通风管路系统噪声进行研究,基于数值方法对通风系统管路流激噪声进行了计算,并与管路风机传递噪声的影响进行了对比,给出了通风管路系统噪声特性规律。采用CFD方法建立通风管路系统流体动力分析模型,得到风管湍流脉动压力；在此基础上,建立通风系统管路及典型平台房间噪声预报的统计能量分析模型,开展了特征参数对通风系统管路激流噪声的影响分析,并对风机传递噪声进行了研究。结果表明,风管流量与风管流激噪声直接相关,风机传递噪声对风机附近舱室有较大影响,距风机较远处管路噪声仍以流激噪声为主。     

广西近海溢油扩散数值模拟

利用MIKE 21 HD模块模拟广西近海二维潮流特性,根据实测水文资料对广西近海二维水动力模型进行了验证。应用MIKE 21 OS溢油模块加载广西近海二维水动力数据,建立广西近海二维溢油扩散模型,对溢油事故进行影响预测。研究结果表明,风场、潮流场和溢油事故发生位置对溢油轨迹都有着重要影响。风场是油膜漂移方向的最大影响因素,在不同溢油事故发生位置的工况下,溢油的漂移轨迹和扫海范围可能完全不同。     

螺旋桨用高阻尼合金研究

作者研制的ＺＨＧＨ２３１０高阻尼合金，不仅具有螺旋桨材料综合性能，而且还具有较高的阻尼特性。实船试验表明该合金螺桨比铜合金螺旋桨噪声有较大幅度降低。此外，这种合金作为功能材料可用于船舶其他零部件。     

Fatigue resistance of welded steel tubular X-joints

High-cycle fatigue experiments are performed on welded tubular steel X-joints, with braces and chord of equal diameter. They are scaled-down joints, used extensively in offshore wind platforms. Three different welding procedures are considered in specimen fabrication: manual, fully-automatic and manual with HFMI post-weld treatment. Τwo possible locations for crack initiation were identified: chord “crown” and “in-between location”, also verified by numerical calculations and fractography of failed specimens. Monotonic loading tests on fatigue-cracked specimens showed good performance in terms of ultimate strength and deformation capacity, despite the presence of through-thickness cracks. The results are compared with predictions from relevant design standards.     

老龄化船舶与海洋结构物机械性损伤研究进展(英文)

船舶与海洋结构物在服役期内会承受如结构腐蚀,疲劳裂纹以及机械性损伤等与役龄相关的结构退化与损伤,并会诱发一系列安全性、健康性以及经济风险性的问题.实际上,已有报道表明这些与役龄有关的结构退化与损伤经常会引起船舶与海洋结构物的灾难性事故.因此,为了发展更有效可行的方法来加强技术管理以控制这些结构退化和损伤,降低结构老龄化所带来的损失,开发先进的技术以及开展相应的科研工作极为重要.结构的机械性损伤与结构腐蚀和疲劳损伤相比所受关注的程度要小得多,但结构机械性损伤在一些情况下也是诱发结构失效的主导因素.文章针对老龄化船舶与和海洋结构物的机械性损伤同题,总结了包括结构磨损、撕裂,凹陷,接触性损伤和事故性损伤的当前研究现状和研究进展,给出了有关机械性损伤的预报、减轻和防止的方法,并对未来的研究与发展方向给出了建议.     

声学浮标正弦垂直运动抑制及流噪声计算（英文）

The flow noise associated with sinusoidal vertical motion of a sonobuoy restrains its working performance.In practice,a suspension system consisting of elastic suspension cable and isolation mass is adopted to isolate the hydrophone from large vertical motions of the buoy on the ocean surface.In the present study,a theoretical model of vertical motion based on the sonobuoy suspension system was proposed.The vertical motion velocity response of the hydrophone of a sonobuoy can be obtained by solving the theoretical model with Runge-Kutta algorithm.The flow noise of the hydrophone at this response motion velocity was predicted using a hybrid computational fluid dynamics(CFD)-Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H) technique.The simulation results revealed that adding the elastic suspension cable with an appropriate elastic constant and counterweight with an appropriate mass have a good effect on reducing the flow noise caused by the sonobuoy vertical motion.The validation of this hybrid computational method used for reliable prediction of flow noise was also carried out on the basis of experimental data and empirical formula.The finds of this study can supply the deep understandings of the relationships between flow noise reduction and sonobuoy optimization.     

海上风电机组运输与安装方式研究

受气候、潮汐、浪涌、地质等因素的制约,海上风电的运输安装风险及安装成本均高于陆地风电,安装过程中需要动用大量的海上工程船舶,若运输及安装方式选择不当,将造成一定的安全隐患,并导致项目成本增加.通过研究多个国内外风场的运输安装方案,对海上风电机组的运输与安装方式进行归纳总结,可以为我国海上风电的开发提供参考.     

水套炉在渤海油田伴生气回收中的应用研究

海上油田一般有大量伴生气,如果不加以利用,将是极大的浪费。通过对目前海上平台加热设备的总结和比较,分析了热介质锅炉和水套炉的优点和缺点及各自的适用情况。在热用户较为单一,热负荷不高的海上平台应用水套炉技术,能有效回收利用油田伴生气,提高油田经济效益。     

一种隧洞探测型AUV及其图像拼接方法研究

裂缝是输水隧洞最普遍的缺陷和潜在威胁,AUV巡检与拍摄输水隧洞中的裂缝,通过拍摄的水下图像进行处理,以确定裂缝位置。但由于水下环境极大限制了光视觉图像可视范围与分辨率,单幅水下图像所获得的视角范围有限,所以本文提出了基于SURF算法的AUV水下图像拼接方法研究。该方法首先在图像预处理阶段对水下图像进行去畸变与限制对比度自适应直方图均衡化处理,用于解决水下图像存在的畸变、对比度低、噪声严重等问题。接着将SURF特征点检测算法应用于水下图像配准当中,并与RANSAC算法相结合对特征点进行精确匹配,然后应用线性渐变融合算法实现水下图像融合,有效去除拼接缝隙,完成水下图像拼接,最终通过水池与外场实验拼接图像来验证该方法的正确性。     

基于分形理论和二次分割的图像裂缝特征提取方法与应用

在役跨海桥梁、港口工程等的服役环境恶劣，多数情况下采集到的裂缝图像背景复杂、噪声干扰较多。为了克服现有技术存在的不足，提出一种基于分形理论和二次分割的图像裂缝特征提取方法。该方法采用分形参数作为裂缝图像的特征参数，能优先抑制裂缝图像中产生干扰过多的问题，有效克服灰度不均匀、噪声块多和背景复杂的干扰因素，同时基于二次分割理论，结合两种不同的算法特点，利用粗分割排除干扰区域，利用细分割对目标区域内裂缝精准分割，实现混凝土结构裂缝目标准确有效的提取，具有更好的分割效果。     

基于塑性模型法的钢筋混凝土靠泊码头损伤检测（英文）

A conventional method of damage modeling by a reduction in stiffness is insufficient to model the complex non-linear damage characteristics of concrete material accurately. In this research, the concrete damage plasticity constitutive model is used to develop the numerical model of a deck beam on a berthing jetty in the Abaqus finite element package. The model constitutes a solid section of 3D hexahedral brick elements for concrete material embedded with 2D quadrilateral surface elements as reinforcements. The model was validated against experimental results of a beam of comparable dimensions in a cited literature.The validated beam model is then used in a three-point load test configuration to demonstrate its applicability for preliminary numerical evaluation of damage detection strategy in marine concrete structural health monitoring. The natural frequency was identified to detect the presence of damage and mode shape curvature was found sensitive to the location of damage.     

高桩码头横梁裂缝成因分析与对策

对高桩码头横梁进行了裂缝调查、检测、现场试验和强度复核计算，对横梁裂缝的成因进行了分析。在现浇码头上横梁时可采取措施，减小混凝土收缩。     

海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究

对海上风机支撑结构进行动力响应分析,求出结构危险节点的载荷谱和功率谱密度函数,结合疲劳损伤模型和Dirlik概率模型,分别在时域和频域内对支撑结构进行疲劳寿命分析.由于时域法计算疲劳寿命需进行应力循环计数,这一过程需处理的数据庞大,耗时长.频域法省去应力循环计数,代之以概率密度函数,可相对准确、快速地计算结构的疲劳寿命.分析结果表明,采用Dirlik概率模型的频域分析法能较准确地反映海上风机支撑结构在随机载荷作用下的疲劳损伤情况,计算结果误差在可接受范围内.