基于海洋平臺的聲發(fā)射傳感器優(yōu)化布設的研究.pdf

1、作為海上石油資源開發(fā)的大型基礎性設施,海洋平臺是海上生產作業(yè)和活動的基地,其所處的環(huán)境十分惡劣,很容易造成結構損傷,導致整個結構失效。海洋平臺結構的失效破壞會直接危及平臺上人員的生命安全,并造成重大經濟損失和嚴重的海洋環(huán)境污染。對海洋平臺狀態(tài)的檢測是海洋平臺安全與防護的重要環(huán)節(jié)。聲發(fā)射信號來自于材料本身的缺陷,運用聲發(fā)射技術對海洋平臺進行無損監(jiān)測時,缺陷產生聲發(fā)射信號被傳感器接收,能夠隨時使工作人員及時掌握缺陷的發(fā)展變化情況,避免重大事

2、故的發(fā)生,對提高海洋平臺的安全性具有重要意義。
　　海洋平臺結構的節(jié)點太多,傳感器單價昂貴。從經濟方面考慮,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,對傳感器的最優(yōu)數目選取和測點定位優(yōu)化是非常有必要的。這是一個有限測點問題。
　　本文對基于海上平臺的聲發(fā)射傳感器優(yōu)化布設問題進行了研究,目的在于在取得足夠結構健康狀態(tài)信息、保證無損檢測結果的準確性和定位的精準性的前提下,盡可能保證方案的經濟性和效益性,達到結

3、構健康監(jiān)測的目的。
　　本文首先以渤海灣一座正在服役的導管架海洋平臺為研究對象,用ANSYS軟件做出其立體圖。本文采用圖論的方法對海洋平臺進行數值建模,將模型抽象為一個圖論問題:把每一個節(jié)點用一個頂點代替,將每一條連接節(jié)點的導管架鋼管用連接相應兩個頂點的一條邊來代替,從而得到一個圖。并用圖常用的矩陣表示方法將其用帶權矩陣表示出來。
　　其次,在對裂紋形成和擴展的聲發(fā)射源的機理,聲發(fā)射波的傳播、衰減等理論知識進行掌握了解后,在

4、實驗室條件下對一根4米長的鋼管進行斷鉛模擬聲發(fā)射實驗,得到不同距離傳感器接收信號的幅值,實驗得出了聲發(fā)射傳感器檢測信號的覆蓋范圍,為傳感器布置提供依據。
　　最后,結合圖論理論,用貪心算法對傳感器進行優(yōu)化布置。根據文中的方法,對用圖論方法建好的海洋平臺數值模型進行優(yōu)化布置,給出聲發(fā)射傳感器優(yōu)化布置系統(tǒng)程序的實現(xiàn)方法,根據工程需要及定位方法的不同,提出兩種優(yōu)化方案,并通過驗證,結果表明該方法在實際應用中行之有效,并且所需的傳感器數量