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基于粗糙集理论的海洋平台损伤检测
| 论文题名： | 基于粗糙集理论的海洋平台损伤检测 |
| 关键词： | 钢制导管架;海洋平台;损伤检测;模态函数;粗糙集理论 |
| 摘要： | 钢制导管架海洋平台是目前海上油田使用最广泛的一种平台,管节点作为其最重要的组成部分,变形与裂纹扩展是导致其结构失效的重要原因。声发射技术作为一种新型的无损检测手段,可以实现对缺陷的动态监测以及损伤状态的预测。同时粗糙理论作为一种新的处理不完备数据的数学处理方法提出之后作为刻画信息系统不完整性、不确定性的工具,粗糙集理论能够在不完备的信息系统中发现有价值的信息,具有去除系统冗余信息的能力,为正确的决策提供必要的指导。 本文的研究方法是利用声发射技术监测裂纹发展过程,结合信号处理方法与粗糙集理论,探索其发展规律,实现对管节点裂纹发展状态的识别。 因此,本文首先对粗糙集的基本理论做出了详细的阐述。详细介绍了粗糙集理论中的研究领域与基本概念与方法。 其次,本文在对材料受到外载荷时产生声发射信号原理进行研究的基础上,并考虑了海洋平台管节点在实际工作时的所受到的载荷情况,设计了疲劳实验来模拟海洋平台管节点在实际应用中所受到的载荷,并在实验实时采集裂纹发展过程的声发射信号,提取不同阶段的信号特征,并分析了加载过程中随着试件内部能量积累的程度与声发射信号变化之间的关系,解释了突发型声发射信号产生的原因。 最后针对疲劳裂纹声发射信号的非平稳突发性特征,提出将EMD与希尔伯特算法应用于疲劳裂纹的声发射信号特征分析中,通过边际谱与希尔伯特谱分析出能量发生突变与频率之间的关系。用EMD方法将疲劳裂纹发射信号自适应分解为一簇本征模态函数(IMF)后,对各阶分解后的信号进行FFT分析,找出声发射信号能量突变时,各阶 IMF分量在信号中所起的作用。然后提取各阶本征模态函数的能量百分比,并以此作为粗糙集理论的条件属性,以加载过程中裂纹的扩展状态作为决策属性,通过粗糙集理论进行属性约简与属性值的约简,分析各阶本征模态函数与裂纹扩展之间的关系,并将约简的结果与信号分析的结果相比对,两者结果相互对比验证了此种方法可以对裂纹状态进行判别。 |
| 作者： | 苑玉展 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘贵杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国海洋大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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