申请/专利权人：东北石油大学三亚海洋油气研究院

申请日：2024-02-27

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN117787067B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G16C60/00;G06N7/01;G01N3/08;G01N3/22;G01N3/32;G01M7/02;G01M13/00;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2024.04.16#实质审查的生效;2024.03.29#公开

摘要：本发明公开了一种塔型井架承载力测定方法、系统及设备，涉及海洋平台结构与装备安全评定技术领域，包括：获取塔型井架主体参数；根据主体参数建立结构性能数据库和几何截面参数数据库，构建初始有限元模型；利用振动传感器优化布置原理构建振动测试模型；通过初始有限元模型分析塔型井架危险位置并布置应变传感器，构建应变测试模型；匹配初始有限元模型和振动测试模型获得模态参数，利用模态参数对有限元模型修正，构建多尺度模型，匹配多尺度模型与应变测试模型获得实测应变值，利用实测应变值对有限元多尺度模型修正，构建数字孪生模型；对数字孪生模型进行塔型井架承载能力仿真试验，测定承载能力。本发明能够准确测得海洋塔型井架承载力。

主权项：1.一种塔型井架承载力测定方法，其特征在于，包括以下步骤：获取塔型井架的初始有限元模型和振动测试模型；通过初始有限元模型分析塔型井架危险位置，并布置用于探测危险位置承载应变情况的应变传感器，通过应变传感器与危险位置的匹配数值构建应变测试模型；分析初始有限元模型中每层节点、有限元计算自由度、数值计算模态振型分别和振动测试模型中振动测点、振动测试自由度、测试模态振型之间的相关系数获得模态参数，利用模态参数对初始有限元模型进行修正；并通过绑定技术将修正后的初始有限元模型与塔型井架融合分析，产生有限元多尺度模型；分析有限元多尺度模型中心节点、中心应变值分别与应变测试模型应变测点、测试应变值的相关系数获得实测应变值，利用实测应变值对有限元多尺度模型采用贝叶斯方法进行修正，获得数字孪生模型；基于实测应变值的有限元多尺度模型修正采用贝叶斯方法，具体为：结构响应特征量为应变；待修正的参数选择弹性模量E、杆件截面积A和截面抗弯刚度I；建立应变残差矩阵，对具有n个自由度的结构进行n个线性无关的加载工况试验，有限元模型力与位移之间的关系为：{F}＝[Kp]{U}其中，p为结构参数；[Kp]为引入边界条件的结构总刚度矩阵，它是一些未知的参数和已知参数的函数；{F}为n个加载工况所对应的载荷向量；{U}为测试所得到的位移向量；代入以下公式：[ε]＝[B]{U}得到：[ε]＝[B][Kp]-1{F}其中，[B]表示应变-位移关系矩阵；测试的自由度要小于有限元的自由度，故应变的测量只能在有限个点中进行；应变测试值分为已测试的和未测试的，分别用[εa]和[εb]表示，上式表示为： 利用静态缩聚技术，上式表示为：[εa]＝[Ba][Kp]-1{F}为了表示有限元数值计算值和测试值的误差，形成了以下矩阵：[ep]＝[εap]a-[εa]m＝[Ba][Kp]-1{F}-[εa]m其中：[ep]为应变残差矩阵；上标a为有限元数值计算值；上标m为测试值；建立灵敏度矩阵，对上式采用矩阵拉直运算，并对[ep]进行一阶泰勒展开： 定义矩阵： 其中，[Sp]为应变残差矩阵的灵敏度矩阵，Δp为参数变化量；建立目标函数，通过调整参数p，使结构的残差方程式[ep]的范数最小来实现；其目标函数为：minJJp＝{ep+Δp}T{ep+Δp}subjectto:xbelow≤pi≤Δpi≤xuper其中，xbelow、xuper分别为待修正参数pi的上下限值；利用数字孪生模型模拟塔型井架的工况，进行塔型井架承载力测定。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东北石油大学三亚海洋油气研究院 一种塔型井架承载力测定方法、系统及设备

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