[發(fā)明專利]一種融合實測數(shù)據(jù)的海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011034086.1
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112115540B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹光明;吳國東;黃東;彭柳;李開宇;柴文婷;李元泰;周梓丞
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢第二船舶設(shè)計研究所（中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所）
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 王江能

本申請涉及一種融合實測數(shù)據(jù)的海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析方法及系統(tǒng)，涉及海工平臺技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括以下步驟：獲得多個泊松比閾值子數(shù)值、彈性模量閾值子數(shù)值以及剪切模量閾值子數(shù)值；將各泊松比閾值子數(shù)值、彈性模量閾值子數(shù)值以及剪切模量閾值子數(shù)值任意組合，計算獲得對應(yīng)的各理論結(jié)構(gòu)應(yīng)力；選取一時間段，當(dāng)時間段對應(yīng)的所有監(jiān)測點的測量結(jié)構(gòu)應(yīng)力與理論結(jié)構(gòu)應(yīng)力的總誤差最小時，將對應(yīng)的泊松比閾值子數(shù)值、彈性模量閾值子數(shù)值以及剪切模量閾值子數(shù)值；計算獲得結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布情況，結(jié)合有限元數(shù)值計算進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞分析。本申請對經(jīng)驗參數(shù)進(jìn)行拆分模擬，從而對經(jīng)驗參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為疲勞分析的可靠性提供數(shù)據(jù)依據(jù)，為海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析提供幫助。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海工平臺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種融合實測數(shù)據(jù)的海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海工平臺長期遠(yuǎn)離陸地，具有“孤島式”運(yùn)行的特點，故障處理不當(dāng)會造成嚴(yán)重的社會影響，并且服役周期約幾十年，海上維修費(fèi)用昂貴，嚴(yán)重影響其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

疲勞破壞是海工支撐結(jié)構(gòu)的主要破壞模式之一，因此準(zhǔn)確地診斷海工支撐結(jié)構(gòu)的疲勞狀態(tài)，對于其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和安全分析具有重大的意義。

海工支撐結(jié)構(gòu)的疲勞現(xiàn)象受到大量不確定因素的影響，傳統(tǒng)的診斷方法是進(jìn)行疲勞累積損傷分析，即根據(jù)彈性力學(xué)方程與有限元分析計算海工支撐結(jié)構(gòu)的所有節(jié)點應(yīng)力，依據(jù)材料疲勞S-N曲線對高應(yīng)力區(qū)進(jìn)行插值計算，預(yù)測結(jié)構(gòu)體的疲勞壽命。因此，海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞診斷的核心，在于建立高精度的海工支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布。目前，傳統(tǒng)的海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞診斷方法仍然是基于傳統(tǒng)經(jīng)驗進(jìn)行單一模型分析，而按照實時測量應(yīng)力方式，傳感器布置數(shù)量有限，兩者精確度仍然有限，難以滿足適應(yīng)復(fù)雜海洋環(huán)境的海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析需求。

因此，為了滿足現(xiàn)階段的使用需求，現(xiàn)提供一新的海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例提供一種融合實測數(shù)據(jù)的海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析方法及系統(tǒng)，對經(jīng)驗參數(shù)進(jìn)行拆分模擬，從而對經(jīng)驗參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為疲勞分析的可靠性提供數(shù)據(jù)依據(jù)，為海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析提供幫助。

第一方面，提供了一種融合實測數(shù)據(jù)的海工支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析方法，所述方法包括以下步驟：

對預(yù)設(shè)的泊松比閾值范圍、彈性模量閾值范圍以及剪切模量閾值范圍進(jìn)行分割處理，獲得多個泊松比閾值子數(shù)值、彈性模量閾值子數(shù)值以及剪切模量閾值子數(shù)值；

將各所述泊松比閾值子數(shù)值、所述彈性模量閾值子數(shù)值以及所述剪切模量閾值子數(shù)值任意組合，結(jié)合監(jiān)測獲得的支撐邊界應(yīng)力以及支撐邊界位移，根據(jù)預(yù)設(shè)的應(yīng)力分布機(jī)理模型，獲得對應(yīng)的各理論結(jié)構(gòu)應(yīng)力；

選取一時間段，當(dāng)所述時間段對應(yīng)的所有所述監(jiān)測點的測量結(jié)構(gòu)應(yīng)力與所述理論結(jié)構(gòu)應(yīng)力的總誤差最小時，將所述理論結(jié)構(gòu)應(yīng)力對應(yīng)的所述泊松比閾值子數(shù)值、所述彈性模量閾值子數(shù)值以及所述剪切模量閾值子數(shù)值，組成最佳經(jīng)驗參數(shù)組合；

根據(jù)所述最佳經(jīng)驗參數(shù)組合、所述測量結(jié)構(gòu)應(yīng)力、所述支撐邊界應(yīng)力，通過應(yīng)力分布機(jī)理模型計算獲得結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布情況，進(jìn)而根據(jù)所述結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布情況結(jié)合有限元數(shù)值計算進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞分析。

具體的，所述對預(yù)設(shè)的泊松比閾值范圍、彈性模量閾值范圍以及剪切模量閾值范圍，獲得多個泊松比閾值子范圍、彈性模量子閾值范圍以及剪切模量閾值子范圍，具體包括以下步驟：

選定一經(jīng)驗參數(shù)個數(shù)，根據(jù)所述經(jīng)驗參數(shù)個數(shù)分別對預(yù)設(shè)的泊松比閾值范圍、彈性模量閾值范圍以及剪切模量閾值范圍進(jìn)行步進(jìn)式等差拆分，獲得多個所述泊松比閾值子數(shù)值、所述彈性模量閾值子數(shù)值以及所述剪切模量閾值子數(shù)值。

具體的，海工支撐結(jié)構(gòu)的泊松比記作μ，所述泊松比閾值范圍為【μ_a，μ_b】；

海工支撐結(jié)構(gòu)的彈性模量記作E，所述彈性模量閾值范圍為【E_a，E_b】；