融合噪声处理及不完备模态测试的海洋平台结构损伤检测

作为传统局部无损检测的补充，基于动力特性的结构整体损伤检测方法对海洋平台健康评定意义重大。然而环境振动响应噪声严重、识别结果包含虚假模态、实测模态不完备等因素制约了基于动力特性的结构整体损伤检测方法在海洋平台上应用。本项目利用基于奇异值分解的降噪技术和基于统计假设检验的虚假模态剔除技术消除噪声的影响，提高模态参数识别的准确性和精度；利用提出的一类解决信息不完备的逆特征值问题的理论方法来处理实测模态信息不完备问题。借助于理论分析、数值模拟以及物理模型实验等方法手段，发展融合噪声处理和不完备模态测试的适合于海洋平台结构的损伤诊断新方法，从而为环境荷载作用下大型海洋结构物的健康检测和安全评定提供理论和技术支持，提高海洋平台的损伤预警能力，避免造成巨大的经济损失和不必要的人员伤亡，同时为评估海洋平台等大型土木结构的残余寿命提供科学依据。

作为传统局部无损检测的补充，基于动力特性的结构整体损伤检测方法对海洋平台健康评定意义重大。然而环境振动响应噪声严重、识别结果包含虚假模态、实测模态不完备等因素制约了基于动力特性的结构整体损伤检测方法在海洋平台上应用。.本项目主要研究基于振动响应的模态参数识别和损伤诊断技术。在模态参数识别关键技术方面，研究了基于奇异值分解的模型定阶技术，提出了利用奇异值的相对变化率来合理确定模型的阶次，可以有效剔除虚假模态，提高了模态参数识别的准确性；提出了基于结构低秩逼近方法的量测信号噪声排除技术，降低了噪声对模态参数识别的影响；建立了基于系统特征实现的模态频率统计平均法，引入统计假设检验理论来区分噪声模态和系统模态，提高了系统动力特性识别的准确性；在结构损伤检测方面，提出了迭代型模态应变能法（IMSE）进行损伤定位及损伤程度评估，仅采用有限的低阶频率信息即可进行损伤诊断；并在此基础上，进一步发展了从自由度迭代修正技术（SDUP）来进行损伤诊断，通过SDUP，可以直接利用实测的部分量测自由度振型信息，无需模型缩阶和振型扩阶，仅利用有限的空间不完备实测模态信息即可进行损伤定位和损伤程度评估。项目达到了预期研究目标。.在该项目资助下，共发表论文 15 篇，其中 SCI 收录5篇，EI收录 6 篇；授权国家发明专利3项；获山东省高等学校优秀科研成果（自然科学类）二等奖；培养博士、硕士生10余人。发展了融合噪声处理和不完备模态测试的适合于海洋平台结构的损伤诊断新方法，对环境荷载激励下大型海洋结构物的健康检测和安全评定具有重要的意义。