【摘要】：隨著國(guó)家工業(yè)的不斷發(fā)展，大型鋼結(jié)構(gòu)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)越來(lái)越重要的位置。各種大型鋼結(jié)構(gòu)如海上采油設(shè)施、艦船船體、海上平臺(tái)以及輸油輸氣管道等，由于長(zhǎng)期處于海洋、土壤復(fù)雜環(huán)境下，必然會(huì)產(chǎn)生不同程度和類(lèi)型的缺陷，影響其力學(xué)性能，進(jìn)而影響它的安全運(yùn)行，成為重大安全事故隱患。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷狀況進(jìn)行檢測(cè)、跟蹤并分析，不僅是安全檢測(cè)的重要部分，而且是獲取安全信息的重要手段，同時(shí)可以進(jìn)一步為鋼結(jié)構(gòu)的安全評(píng)價(jià)和可靠性分析提供原始數(shù)據(jù)及理論指導(dǎo)，具有較大的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 FSM（Field Signature Method，即電場(chǎng)特征檢測(cè)法），，是20世紀(jì)90年代興起的一種新型無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。由于其靈敏度高，檢測(cè)方便以及非侵入測(cè)量等特點(diǎn)，在鋼結(jié)構(gòu)的缺陷監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本論文主要對(duì)基于FSM的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，系統(tǒng)包括硬件部分和軟件部分。硬件部分主要包括電源模塊、電極模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，軟件部分包括數(shù)據(jù)的分析、數(shù)據(jù)可視化及數(shù)據(jù)界面顯示。 為了研究?jī)煞N典型缺陷孔形缺陷和裂紋缺陷的電場(chǎng)特征信號(hào)，人工設(shè)計(jì)了缺陷類(lèi)型、尺寸和布置，設(shè)計(jì)了測(cè)量區(qū)域的電極陣列，采集了電極間的電壓信號(hào)。為了定量描述缺陷和電場(chǎng)特征信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，引入了FC系數(shù)。本文主要分析了缺陷深度變化對(duì)FC值的影響，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的牽扯效應(yīng)進(jìn)行了研究。 本文應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)裂紋缺陷的深度進(jìn)行了識(shí)別，并對(duì)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了實(shí)際驗(yàn)證，根據(jù)可視化軟件顯示的圖形和數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，表明該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精度較高，可實(shí)際應(yīng)用于裂紋深度檢測(cè)中。
【圖文】：

國(guó)外的很多專(zhuān)家學(xué)者也對(duì) FSM 作了技術(shù)分析和應(yīng)用改進(jìn)。Brian Han在他的專(zhuān)利中，提出了用電極夾套代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接技術(shù)，并對(duì)電極夾套進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電極矩陣的可取卸功能[4-5]。挪威的 Harald Horn 等人主要對(duì) FSM 技術(shù)在海底管線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用作了研究，他認(rèn)為海底 FSM 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括：FSM 數(shù)據(jù)采集模塊，接口模塊，通訊模塊和電池模塊；水下到海上平臺(tái)通訊方式有電纜通訊和水聲無(wú)線通訊兩種，平臺(tái)到陸地通過(guò)衛(wèi)星傳輸；電池模塊主要給數(shù)據(jù)采集模塊和通訊模塊供電[6]。馬來(lái)西亞石油公司的 Mohd Nazmi Bin Mohd Ali Napiah 在他的文章中對(duì)檢測(cè)管道內(nèi)缺陷的兩種方法 EFM 和 FSM 的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了比較，并得出結(jié)論：與傳統(tǒng)的掛片法和ER 探針?lè)ㄏ啾�，F(xiàn)SM 能夠有效的檢測(cè)被測(cè)物體本身的壁厚減薄情況[7]。Study oApplication of Field Signature Method (FSM) to Fatigue Crack Monitoring on SteBridges 這篇論文最先介紹了 FSM 在鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測(cè)的應(yīng)用[8]。圖 1-1 所示了 FSM 在海底管道的監(jiān)測(cè)的應(yīng)用。

圖 2-3 FC 系數(shù)公式推導(dǎo)Fig2-3 FC coefficient formula derivation schematic 可以看出，電極對(duì) A 在 i 時(shí)刻的指紋系數(shù)AiFC 只和壁厚，F(xiàn)C 值可以反映金屬的缺陷情況。并且在初始 0 時(shí)刻產(chǎn)生，h 增大，指紋系數(shù) FC 值隨之增大，因?yàn)槿毕菔强赡転樨?fù)。在上述分析中，假定參考電極對(duì)間電壓不變產(chǎn)生缺陷的部位。與參考板 系數(shù)是如何描述測(cè)量電極對(duì)對(duì)應(yīng)位置的缺陷程度時(shí)，電阻率受溫度的影響，為了補(bǔ)償溫度變化對(duì)測(cè)量電壓的測(cè)電極（圖 2-3 的電極對(duì) A）在不同時(shí)刻電壓值的比極對(duì) B）在不同時(shí)刻的電壓值的比值相比，實(shí)現(xiàn)了一定
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TG115.28;TU391

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2529191