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海洋平台模态参数识别技术及传感器优化配置研究
| 论文题名： | 海洋平台模态参数识别技术及传感器优化配置研究 |
| 关键词： | 传感器;优化配置;海洋平台;模态参数;识别方法 |
| 摘要： | 开展振动测试并精确的识别到结构的动力特性是进行海洋平台结构健康检测的基础。而识别信息的精确程度往往与实测信息的数量和精度直接相关，这就需要采集大量的测试信号，并且应尽可能全的包含结构的全部信息。但是海洋平台结构往往较为复杂，节点众多，受测试条件的限制(如转动自由度无法测量、水下测试难度大成本高)，在实际测试中并不能大量布置测点。此外，实测信号会不可避免的包含噪声，且所包含的结构阶次未知，这对海洋平台结构模态参数的准确识别也会带来一定的困难。因此，合理的优选传感器配置方案和模态参数识别方法对于能否准确的识别结构的模态参数具有十分重要的意义。针对上述问题，本文主要研究内容和结论如下： 基于特征系统实现算法(ERA)对海洋平台结构的模态参数识别过程进行了研究，重点探讨了虚假模态剔除、模态空间不完备等难点问题。并通过导管架平台物理模型试验，验证了该方法在海洋平台结构模态参数识别中的适用性与工程实用性。研究发现，ERA方法结合Guyan扩阶可以在有限的测点信息下准确的识别出复杂三维结构的低阶模态信息。 在大型结构的模态测试中，传统的经验布置传感器方法存在一定的盲目性，同时受测试条件的影响，传感器的布置数量也受到很大的限制，这直接影响到模态参数识别结果的准确性。因此，本文以提高模态参数识别精度为目标，重点研究了结构振动测试中的传感器优化配置方法。将经典的有效独立法引入到海洋平台结构振动测试的传感器优化配置中，并结合模态参数识别目标，提出了一种基于模态参数识别的传感器分阶次优化配置方法。数值研究和物理模型试验研究结果显示，该方法可以根据目标识别模态分阶次优选传感器布置位置，根据优选测点的实测信号识别出的模态信息更为精确。 在锦州20-2MUQ平台固有特性现场测试中，使用ERA方法对实测数据进行了分析，识别到了结构的前两阶模态信息。由于实际测试中，仅在水面以上分两层布置了8个传感器，其振型扩阶效果一般。研究发现，采用4个传感器分两层对角布置同样能达到8个传感器的识别效果，为今后现场测试中传感器配置方案的制定提供了一定的参考。 |
| 作者： | 王超 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 李华军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国海洋大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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