基于AE信号模糊函数图像相关分析的海洋平台结构损伤自动识别方法研究

海洋平台结构的安全性对整个海上石油开采起着至关重要的作用。基于声发射的结构损伤监测技术被公认为是较有发展前景的方法。本课题主要研究平台关键部位焊缝区、水线腐蚀区、海底泥土腐蚀区、应力最大区和振动最大区的裂纹、塑性变形、材质劣化和腐蚀缺陷的动态变化过程与声发射信号间的相关性；对声波纵向模态在充海水导管架支撑中的传播特性进行理论分析，建立该种传播模式下的频散方程；构建合适的核函数；降低平台损伤声发射信号的时频干扰项，通过阵列传感器逐点进行时频分析，研究反映损伤状态的声波模态及其衰减特性和频散特征；建立基于模糊函数的二维图像相关分析方法，研究模糊平面内声发射信号的特征分布规律，构造出归一化的基于模糊函数的二维图像相关系数表达式。借助胜利油田钻井院海工实验室试验研究非充液、充海水两种情况下声发射波的频散及散射特性及AE源信号处理方法。构建起海洋平台不同类损伤的AE源信号模糊函数图像模版库。

本课题旨在进行“基于AE信号模糊函数图象相关分析的海洋平台结构损伤自动识别方法研究”，针对课题计划书提出的研究任务分别开展了平台导管架焊缝、水下、海底泥土（泥浆）、应力最大区（导管架节点附近）的裂纹、腐蚀、碰摩和模拟声发射源的动态变化过程与声发射信号间的相关性分析，对声发射波在导管架中的传播机制进行了理论分析，研究了声发射波在导管架中的衰减特性和频散特征，根据声发射信号的特征，利用Choi-Williams核函数对干扰项进行了有效地抑制，建立了归一化的基于模糊函数的二维图像相关系数表达式，并对裂纹、腐蚀、碰摩和模拟声发射源信号进行了有效地分析，建立了海洋平台不同类损伤的AE源信号模糊函数图象模板。课题完成了项目计划书中提出的研究内容，取得了一定的研究成果，前期试验已撰写文章投稿并已被录用将于近期发表。目前正在进行后期实验数据的整理工作，准备撰写高水平论文发表。. 课题开展过程中，做了大量的实验，分别开展了声发射波在金属平板结构中传播特性研究，导管架壁厚对声发射传播特性影响研究，不同温度的水对海洋平台声发射传播特性的影响研究，海水对海洋平台声发射传播特性的影响研究，导管架管径对金属管声发射波传播特性影响研究，焊缝与弯头对声发射传播特性影响研究，导管架焊接角度对声发射波传播特性影响研究，不同水深对导管架声发射波传播特性影响研究，裂纹损伤声发射信号分析方法研究，腐蚀损伤声发射信号分析方法研究，碰摩声发射信号分析方法研究，水波声发射信号分析方法研究，泥浆声发射信号分析方法研究，水沙声发射信号分析方法研究，海冰撞击声发射信号分析方法研究等，并到胜利油田渤海湾实地对开发1号海洋平台开展了声发射传播特性和海洋环境对声发射信号影响实验。上述实验基本涵盖了导管架海洋平台声发射监测的主要影响因素，为今后海洋平台的健康监测提供了较完备的实验数据和技术基础。目前已录用3篇研究论文，发表1篇，2篇国际会议论文在投，准备再完成5篇高水平论文，SCI或EI收录5篇以上，圆满完成项目计划书中要求的研究成果。受本国家基金资助已出版著作9部，其中2部被中石化作为指定专业参考书，发表的相近研究论文8篇。