基于海洋平臺(tái)的聲發(fā)射傳感器優(yōu)化布設(shè)的研究.pdf

1、作為海上石油資源開(kāi)發(fā)的大型基礎(chǔ)性設(shè)施,海洋平臺(tái)是海上生產(chǎn)作業(yè)和活動(dòng)的基地,其所處的環(huán)境十分惡劣,很容易造成結(jié)構(gòu)損傷,導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)失效。海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的失效破壞會(huì)直接危及平臺(tái)上人員的生命安全,并造成重大經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的海洋環(huán)境污染。對(duì)海洋平臺(tái)狀態(tài)的檢測(cè)是海洋平臺(tái)安全與防護(hù)的重要環(huán)節(jié)。聲發(fā)射信號(hào)來(lái)自于材料本身的缺陷,運(yùn)用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行無(wú)損監(jiān)測(cè)時(shí),缺陷產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)被傳感器接收,能夠隨時(shí)使工作人員及時(shí)掌握缺陷的發(fā)展變化情況,避免重大事

2、故的發(fā)生,對(duì)提高海洋平臺(tái)的安全性具有重要意義。
　　海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)太多,傳感器單價(jià)昂貴。從經(jīng)濟(jì)方面考慮,我們希望采用盡可能少的傳感器獲得全面的信息和精確的定位,因此,對(duì)傳感器的最優(yōu)數(shù)目選取和測(cè)點(diǎn)定位優(yōu)化是非常有必要的。這是一個(gè)有限測(cè)點(diǎn)問(wèn)題。
　　本文對(duì)基于海上平臺(tái)的聲發(fā)射傳感器優(yōu)化布設(shè)問(wèn)題進(jìn)行了研究,目的在于在取得足夠結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)信息、保證無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和定位的精準(zhǔn)性的前提下,盡可能保證方案的經(jīng)濟(jì)性和效益性,達(dá)到結(jié)

3、構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的目的。
　　本文首先以渤海灣一座正在服役的導(dǎo)管架海洋平臺(tái)為研究對(duì)象,用ANSYS軟件做出其立體圖。本文采用圖論的方法對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行數(shù)值建模,將模型抽象為一個(gè)圖論問(wèn)題:把每一個(gè)節(jié)點(diǎn)用一個(gè)頂點(diǎn)代替,將每一條連接節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)管架鋼管用連接相應(yīng)兩個(gè)頂點(diǎn)的一條邊來(lái)代替,從而得到一個(gè)圖。并用圖常用的矩陣表示方法將其用帶權(quán)矩陣表示出來(lái)。
　　其次,在對(duì)裂紋形成和擴(kuò)展的聲發(fā)射源的機(jī)理,聲發(fā)射波的傳播、衰減等理論知識(shí)進(jìn)行掌握了解后,在

4、實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)一根4米長(zhǎng)的鋼管進(jìn)行斷鉛模擬聲發(fā)射實(shí)驗(yàn),得到不同距離傳感器接收信號(hào)的幅值,實(shí)驗(yàn)得出了聲發(fā)射傳感器檢測(cè)信號(hào)的覆蓋范圍,為傳感器布置提供依據(jù)。
　　最后,結(jié)合圖論理論,用貪心算法對(duì)傳感器進(jìn)行優(yōu)化布置。根據(jù)文中的方法,對(duì)用圖論方法建好的海洋平臺(tái)數(shù)值模型進(jìn)行優(yōu)化布置,給出聲發(fā)射傳感器優(yōu)化布置系統(tǒng)程序的實(shí)現(xiàn)方法,根據(jù)工程需要及定位方法的不同,提出兩種優(yōu)化方案,并通過(guò)驗(yàn)證,結(jié)果表明該方法在實(shí)際應(yīng)用中行之有效,并且所需的傳感器數(shù)量