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《大庆石油学院》 2007年
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基于动力分析的K型石油井架结构损伤实验研究

朱兆阁  
【摘要】: 石油井架是石油钻井系统的重要设备,由于长期在野外恶劣的环境下使用,在结构上产生局部损伤或整体损伤等缺陷,成为安全生产中的事故隐患。目前检测采用的应力测试与计算机仿真的方法有一定的局限性,研究科学、简捷、适用的检测方法与技术,提高石油井架承载能力检测与安全评价水平,具有一定的学术价值和重要的实际意义。 基于动力学方法的结构损伤识别是结构损伤识别研究的热点问题,国内外学者在这个方向已经进行了广泛的研究。随着模态分析技术和诊断测试技术的飞速发展,基于动力学方法的结构损伤识别也取得了很多成果。目前的结构物理参数识别方法基本上都同时识别结构变化的位置和变化的程度,这样做既增加了识别的难度,同时又使识别具有盲目性。因此,可以按照两阶段法的思想,将损伤位置和损伤程度分别进行。利用整体层次上的检测,大致判定结构损伤的位置,然后对结构可能的损伤部位进行局部构件检测。 本文总结了近几年来结构损伤的研究状况,系统地阐述了结构损伤检测的概念。论述了结构损伤识别的现状,并对有关损伤诊断的一些方法进行了评价,这些方法包括:曲率模态、应变模态、模态振型、柔度矩阵、刚度矩阵、小波分析等等。 根据JJ160/41-K型井架的基本结构和受力特点,按相似理论建立了JJ160/41-K型井架实体模型,对实体模型进行了有限元分析。结果表明,井架模型在局部结构发生改变时整体的固有频率发生改变。讨论了三种仅与损伤位置有关的频率指纹对损伤定位的通用性,建立了JJ160/41-K型井架模型的频率指纹曲线。通过对模型井架模态的实测与理论研究,结果表明,井架的正则化频率变化率对损伤程度和损伤宽度都有很好的稳定性,可以作为理想损伤定位的频率指纹。得出了利用井架的正则化频率变化率进行损伤定位的方法,在井架模型上应用,取得了比较满意的结果。
【学位授予单位】:大庆石油学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TE923

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