[发明专利]基于结构应力监测结果的数值反演分析方法

说明书

本发明提供一种基于结构应力监测结果的数值反演分析方法，包括步骤：S1：选定多个应力监测点，在应力监测点附近施加局部载荷，并测量计算获得应力监测点处的实测结构应力变化值；S2：选取结构对象并建立有限元网格；S3：选定一初始边界载荷；S4：计算在初始边界载荷下的各应力监测点的应力；S5：对应力与结构应力变化关系式进行参数回归，获得结构对象的边界载荷的初步数值模型；S6：检验并校准初步数值模型，获得一最终数值模型。本发明的一种基于结构应力监测结果的数值反演分析方法，有效发挥数值计算和现场实测方法两方面的优势，获取测点的初始应力，为海洋平台的结构应力长期监测提供指导。

技术领域

本发明涉及船舶或海洋平台结构应力监测领域，尤其涉及一种基于结构应力监测结果的数值反演分析方法。

背景技术

船舶或海洋平台结构应力监测可以获得平台关键位置应力变化的第一手资料，对于分析海洋平台的安全运行状态发挥重要作用。平台测点位置处的初始应力对于评估平台运营过程中的节点应力安全非常关键。然而，由于在船舶建造过程中对板材施加的应变片存活率低，船舶建造完成后板材又会承受局部载荷导致很难准确获得关键节点处的初始应力。

在常规的数值分析计算时，首先通过计算海洋平台在外载荷作用下的整体变形，再通过整体模型与局部较大结构模型的连接节点传递局部模型的边界条件。但是，这样处理存在两个缺陷：1)结构物整体建模进行有限元计算工作量非常大；2)结构物在建造焊接以及日晒夜露和时间老化作用下结构形状逐渐变化，产生了不可逆的塑性变形。因为以上两个缺陷的存在，如果需要得到精确的局部边界条件，单纯采用数值计算获得节点处的初始应力的方法是不可取的。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于结构应力监测结果的数值反演分析方法，通过数值手段反演结构应力现场实测结果，有效发挥数值计算和现场实测方法两方面的优势，获取测点的初始应力，为海洋平台的结构应力长期监测提供指导。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于结构应力监测结果的数值反演分析方法，包括步骤：

S1：在一海洋平台上选定多个应力监测点，在所述应力监测点附近施加局部载荷，并测量计算获得所述应力监测点处的实测结构应力变化值；

S2：选取结构对象并建立有限元网格；

S3：对所述结构对象施加一初始边界载荷，并根据所述海洋平台的受力状态确定所述海洋平台的边界应力的主要方向和载荷水平，选定一初始边界载荷；

S4：计算在所述初始边界载荷下的各所述应力监测点的初始应力；

S5：根据预设的所述初始应力与结构应力变化值的关系式计算获得理论结构应力变化值；对所述初始应力与结构应力变化值的关系式进行参数回归，直至所述理论结构应力变化值与所述实测结构应力变化值一致，获得所述结构对象的边界载荷的初步数值模型；

S6：检验并校准所述初步数值模型，获得一最终数值模型。

优选地，所述S1步骤中：

通过结合结构有限元分析计算和现场勘查的方式，选定所述海洋平台上结构应力相对其他位置较高的多个位置作为所述应力监测点。

优选地，所述S1步骤中，保持所述海洋平台整体处于静平衡状态，在所述应力监测点附近施加局部载荷，测量各所述应力监测点处的应力变化值，根据所述应力变化值计算获得所述实测结构应力变化值。

优选地，所述S2步骤中：

选取离所述应力监测点位置三个桁档的距离范围内的区域为所述结构对象，并在所述海洋平台上建立所述有限元网格，所述有限元网格包括多个网格单元，所述网格单元的分布密度向远离所述应力监测点的方向逐渐稀疏。