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整体损伤检测技术是在结构振动分析的基础上发展起来的。作为损伤检测的实质是检测损伤前后结构模态参数的变化。然而在大量的海洋平台损伤检测的模型试验及仿真分析中,不同类型、不同位置的单元发生损伤以后,造成的结构模态参数的变化会有很大的差别,因此有的单元发生轻微的损伤就会被识别出,但有的单元即使发生完全的损伤也不能被识别。基于这种现象本文定义了单元损伤致模态变化系数(MVI)的概念,并以位于渤海的JZ20-2MUQ四桩腿导管架平台为模型,通过对不同类型、不同位置的单元进行损伤模拟,应用模态应变能法对该模型进行损伤检测,研究了不同类型、不同位置的损伤单元的损伤致模态变化系数的变化规律以及损伤致模态变化系数与结构整体损伤检测之间的关系,得到了一些有用的结论,数值模拟的结果表明: 一、对于单元损伤致模态变化系数的变化规律,损伤致模态变化系数随着损伤的增加而逐渐变小;不同类型单元损伤致模态变化系数的关系为横撑单元大于斜撑单元大于桩单元;在同种类型不同位置的损伤单元中,对于横撑单元,最内层横撑单元的损伤致模态变化系数大于中间层横撑单元的损伤致模态变化系数大于最外层横撑单元的损伤致模态变化系数,且单元位置越高,模态变化系数值越小;对于桩单元,位于较高层单元的损伤致模态变化系数略大于位于较底层单元的模态变化系数;对于斜撑单元,下部单元的模态变化系数大于上部单元的模态变化系数。 二、在模态参数通过特征值分解得出的前期下,损伤致模态变化系数与损伤检测之间的关系是,对于桩单元,当损伤致模态变化系数小于2.1×103时,则会被检测出损伤,当损伤致模态变化系数小于35时,检测结果会比较准确;对于斜撑单元,当损伤致模态变化系数小于1.5×105时,则会被检测出损伤,当损伤致模态变化系数小于3.0×103时,检测结果会比较准确;对于外部横撑单元,当损伤致模态变化系数小于6.6×103时,则会被检测出损伤,当模态变化系数小于4.4×103时,检测结果会比较准确;对于内部横撑单元,当损伤致模态变化系数大于5.3×104时不会被检测出损伤。在模态参数通过动力响应分析,识别得出的前提下,损伤致模态变化系数与损伤检测之间的关系是,对于桩单元,当损伤致模态变化系数小于2.4×102时,则会被检测出损伤;对于斜撑单元,当损伤致模态变化系数小于1.0×104时,则会被检测出损伤。 该损伤致模态变化系数可以作为一项分析参数,为实际测量振动响应信号中传感器的优化布置提供一定的依据,为损伤检测的工程应用提供一项参考指标。