以新冠疫情为例的高校公共安全文化体系建设

为提出更完善的公共安全文化体系,以新冠疫情期间的公共安全为切入点,采用事故致因理论和安全文化核心理论对此类传染性疾病的公共安全进行分析,提出公共安全文化的建设内容;基于SMART原则,将社会安全文化结构运用于高校安全文化,构建高校公共安全文化评价体系。以中国石油大学(华东)为例,结合模糊综合评价法(FCE)和层次分析法(AHP),验证高校公共安全文化内容及评价体系的可行性。结果表明:基于内容有效度评估,构建的4个一级指标和20个二级指标的高校校园安全文化指标体系,能较为真实地反映高校安全文化的特征和评价范围;案例高校的安全物质文化是该校安全文化建设的重点方面,同时基于相应指标体系可明显看出安全文化的不足之处。研究成果可进一步丰富社会公共安全文化体系建设,有助于未来的疫情防控体系由被动防御转为主动预防。

基于YOLO v5的带涂层钢结构亚表面缺陷脉冲涡流热成像智能检测

带涂层钢结构亚表面缺陷的存在例如腐蚀、钢基体裂纹及涂层脱粘等,会对整体结构的性能产生影响,并加速涂层系统退化过程。因此,提出一种基于YOLO v5的带涂层钢结构亚表面缺陷脉冲涡流热成像智能检测方法。这一方法可以在不移除涂层的情况下自动检测带涂层钢结构亚表面缺陷,具有重要的工程应用价值。通过所提方法,在保留涂层的情况下,对带涂层钢结构中的腐蚀、裂纹、脱粘等亚表面缺陷进行智能检测。检测结果表明,本文所提方法能够精确地识别和分类带涂层钢结构的4种亚表面缺陷类型:钢基体裂纹、脱粘、严重质量损失(如腐蚀凹坑、腐蚀磨损)以及轻微质量损失(如腐蚀薄层)。4种缺陷类型的检测精度分别高达96%、97%、95%和93%,同时满足实时性检测需求。

采掘工作面孕突过程地应力诱使煤体初始破坏动态响应机制

工作面采动应力场诱发煤体初始破坏,作为突出发生的必要条件,揭示其细宏观动态力学过程依然存在巨大挑战。基于采掘工作面典型突出事故,构建了采动煤体损伤失稳过程多变应力载荷路径。采用PFC3D离散元软件开展了多工况多尺度下煤体损伤失稳可视化模拟,揭示了采动煤体损伤失稳动态响应规律,阐明了采动煤体裂纹动态演变行为,并基于采动下地应力诱使煤体初始破坏规律提出了突出防治技术展望。结果表明:采动煤体随主应力加卸载速率的变化,其破坏类型和破坏强度差异明显。应力渐进卸载过程,煤体宏观破断面呈现单斜面或共轭剪切面形式,且随卸载速率增加,煤体破坏强度降低。随应力双向同等速率渐进加载,单向突然卸载或保持一定残余应力状态下呈现宏观破断面与中间主应力方向平行,且卸载程度增加或残余应力降低引发煤体破坏强度降低。不同应力载荷下,煤体破坏过程随剪切和张拉裂纹先后出现,呈现张剪破坏。在采动煤体损伤引发失稳过程中裂纹动态演变过程呈现间歇性、渐进性和阵发性复合特征。裂纹整体发育过程可表征为初期新裂纹出现(间歇性-突增阶段)、裂纹扩展(渐进性-慢增阶段)以及贯通并扩展(阵发性-慢增阶段)、整体撕裂煤体过程(骤增阶段)。煤体力学强度被视为影响突出发生的一主控因素,地应力诱发采动煤体初始破坏的难易程度关键在于应力加卸载路径。单向主应力突然卸载或双向主应力渐进卸载,煤体最易发生初始破坏。基于此力学规律,提出可表征工作面突出煤体最危险状态的“采掘工作面突出预测理想采动模式”。

自升式平台齿轮齿条升降机构错齿优化动力学分析

齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要传动和承载装置,啮合产生的接触应力和由于刚度激励引发的振动是影响升降系统传动性能与使用寿命的重要因素,因此通过进行结构的优化设计和仿真分析提高传动机构动力学性能具有重要的工程意义。提出通过优化设置自升式海洋平台齿轮齿条升降机构小齿轮之间相位差的方式实现错齿啮合,从而实现有效提高机构承载能力和动力性能的目的。结合提出的错齿优化方案,对错齿前后齿轮齿条啮合过程进行动态接触有限元分析,并验证错齿优化对传动机构强度和时变刚度的改善效果,并对比分析齿轮齿条传动机构模态特性、运动平稳性和同步性以及小齿轮载荷分配均匀性等动力学行为。结果表明,错齿优化后齿轮齿条升降机构在动态啮合时能够产生更小的接触应力和弯曲应力,而且齿轮综合刚度的阶跃值有明显减少,与此同时在传动平稳性、同步性和载荷分配均匀性方面也具有良好表现。因此错齿优化可有效地提高齿轮齿条传动过程中的承载能力和运动性能,对改进齿轮齿条升降机构的设计具有参考价值。

风暴状态下自升式平台非线性动力分析模型

以风暴状态下的自升式平台为研究对象 ,建立了用于分析平台结构的非线性动力模型。该模型采用改进的NewWave模型描述随机波浪 ,借助非线性弹簧模拟平台结构的桩—土之间的相互作用 ,综合考虑了影响平台结构动力响应的动力敏感性、非线性以及波浪载荷的随机性因素 ;同时以波面极值出现前后的若干载荷循环作用下的结构响应结果作为对平台结构响应的估计 ,大大节省了计算时间。建立了简化的三维有限元结构模型。通过具体实例分析 ,给出了使用该模型进行风暴状态下自升式平台动力响应的计算步骤 ,并对分别采用非线性弹簧模型和传统的铰接模型时的平台结构动力响应进行了对比。计算结果表明 ,风暴状态下自升式平台甲板位移响应极值服从对数正态分布。使用该模型进行自升式平台动力响应分析时 ,能够兼顾模型复杂程度和计算效率 ,这为今后进行自升式平台结构动力可靠性分析奠定了基础。

经验模态分解和魏格纳-维利分布在往复泵泵阀振动信号特征提取中的应用

将经验模态分解(EMD)和魏格纳-维利分布(WVD)两种方法应用于往复泵泵阀振动信号特征的提取。首先对现场采集的振动信号进行EMD分解,再对分解得到的固有模态函数(IMF)分量进行WVD分析后叠加,最终得到的信号Wigner-Ville分布可以有效抑制由于干扰项引起的频率混叠和干扰问题,有助于将原始信号在时间历程、频率成分和幅值大小三个方面的特征信息同时进行准确提取。试验结果表明,该方法能够全面、有效地表征出振动信号中所蕴含的泵阀状态信息,为后续进行泵阀状态识别和故障诊断奠定基础。

钢制试件拉伸断裂及疲劳开裂声发射特征分析

设计钢制试件拉伸断裂和疲劳开裂两种损伤过程的声发射监测试验,对采集到的声发射信号进行参数分析,结合红外热成像检测结果,研究声发射信号特征参数与试验过程中试件力学行为之间的相关性。研究结果表明：拉伸断裂和疲劳开裂过程中试件声发射信号的能量、振铃计数、幅值等声发射信号特征参数能够很好地表征试件损伤过程的力学性能演化规律;试件出现损伤时所发出的声发射信号能量幅值主要分布在65-80 dB;声发射技术用于工程结构的健康监测是可行和有效的。

基于支持向量机和蒙特卡洛的结构可靠性分析方法及应用

将支持向量机作为极限状态函数重构的工具引入结构可靠性分析问题中,并结合蒙特卡洛方法,分别给出了模式识别型和函数回归型两种支持向量机(SVM)模型应用于结构可靠性分析的计算流程图。结合数值算例,对两种支持向量机模型在结构可靠性问题的应用方面进行了对比,并研究了训练样本数目、核函数类型、模型参数的取值以及随机变量数目等因素对可靠性分析结果的影响。最后以某自升式平台为工程对象,进行了考虑多个随机变量的结构可靠性评估。结果表明:在应用支持向量机方法进行极限状态函数重构时,无论是模式识别型SVM模型还是函数回归型SVM模型均可取得良好的效果,前者对模型参数的敏感程度大于后者;支持向量机理论作为极限状态函数重构工具与蒙特卡洛方法相结合,可有效解决大型复杂工程结构可靠性分析精度和效率问题。

自升式平台齿轮齿条升降装置动力学行为分析

以某自升式海洋平台的单桩腿升降装置为研究对象,分别从正常升降和工程上比较关注的应急升降入手,进行不同升降载荷时的齿轮齿条升降装置运动学及动力学仿真分析,揭示复杂特殊工况下各小齿轮以及升降装置整体的动力学行为。仿真结果表明,在齿轮齿条升降装置正常工况、不同升降载荷下,装置具有良好的运动同步性,各小齿轮的转速曲线基本一致,整个桩腿的升降载荷由所有小齿轮的切向力均匀承担;当某对小齿轮发生驱动失效时,该对小齿轮的转速快速降低后由齿条带动其与其他小齿轮保持同步运动,小齿轮驱动失效虽然造成其他小齿轮的径向受力变大,但整个升降装置仍然能够保持径向载荷平衡。

红外图像处理技术在金属表面缺陷检测中的应用

红外热成像技术用于金属材料产品表面缺陷检测时,具有图像对比度低、噪声较大、缺陷目标小等特点,因此图像处理是进行红外热成像无损检测的重要基础。本文在含缺陷钢制试件红外热像检测实验的基础上,利用直方图均衡化、高频强调滤波、区域生长等多种图像处理技术,实现了裂纹、圆孔等不同类型缺陷时缺陷几何特征信息的提取与识别,并考虑了腐蚀因素的影响。论文的研究为最终开发出基于红外热成像技术的缺陷自动检测和识别系统奠定了基础,对于应用红外热成像技术进行产品质量控制和结构健康监测具有良好的参考价值。

潜油电泵机组振动检测与故障诊断系统

从硬件和软件2方面讨论了潜油电泵机组振动检测与故障诊断系统的设计与实现。该系统引入了模糊神经网络模型,集信号采集、处理、状态监测和故障诊断等功能于一体,具有运行稳定、操作简单等特点。经过在试验井上的调试运行,系统能够实现潜油电泵振动性能质量的准确、自动评价,具有良好的推广应用价值。

新型超声红外热像无损检测实验系统研制

设计并实现了一套适于教学使用的新型结构无损检测实验系统,介绍了实验原理和实验系统的设计。该实验系统以低功率压电陶瓷换能器为核心构建硬件系统。教学实践表明,该实验系统在获得良好实验效果的同时,具有实验装置安装方便、实验内容设置灵活和实验风险较小且可控等优点,有效解决了传统超声红外热像实验系统在教学应用方面的不足,为学生学习掌握超声红外热像无损检测技术提供了先进、适用的教学手段和实验条件。

基于GO法的LNG接收站气化外输系统可靠性分析

为保障液化天然气(LNG)接收站工艺系统生产的安全,基于GO法原理,对某接收站气化外输系统进行可靠性分析。在对系统工艺流程分析的基础上建立GO图,并采用概率公式算法分别对该系统进行可靠性定性与定量分析。结果表明:GO图简单实用,能够直观准确地表征系统工艺流程。GO运算得出气化外输系统的平均工作概率为0.977 814,平均维修时间为58 h,系统可连续稳定运行107天以上。由于数据是基于保守原则确定基本事件的,因此,计算所得可靠性结果可以作为气化外输系统安全可靠性的下限。

自升式平台结构响应分析及可靠性评估研究综述

介绍了自升式平台的结构及作业特点,然后就国内外对平台结构动力响应分析中的四个关键问题(环境载荷模型、结构模型、结构响应分析方法及基础模型)的研究进展进行了详细讨论,分析对比了目前所使用的各种理论方法的特点。还简要阐述了可靠性理论在自升式平台结构安全评估领域中的应用。最后结合目前近海石油工业的发展情况,对需要进一步研究的问题提出了自己的建议。

基于随机NewWave理论的自升式平台结构响应极值统计分析

本文以风暴状态下自升武平台为研究对象，借助随机NewWave理论给出了给定波面极值时平台结构随机动力响应极值概率特征分析步骤。研究了平台结构随机动力响应极值统计分布随最大波面极值的演化规律，确定出两种具有统一形式的概率分布，并对其进行有效统计描述。通过对平台结构随机动力响应极值统计分布参数与波面极值之间映射关系的模拟，建立起平台结构随机动力响应极值的概率特性数值仿真器。计算结果表明，本文所提供的方法以有限次结构分析为代价，可完成对任意给定最大波面极值时平台结构随机动力响应极值概率特性的有效模拟，从而为进一步建立高效、实用的结构动力可靠性分析模型奠定了必要的基础。

自升式平台固桩架结构精细有限元分析

以“胜利作业3号”自升式修井平台的固桩架结构为研究对象,通过建立精细有限元分析模型,对其进行了3种作业状态下的应力及变形分析,并根据分析结果,研究了该结构在各种工况下的强度安全性。所得结论对类似结构的设计、分析及平台安全性评价具有一定的参考价值。

基于红外图像处理的钢制构件疲劳损伤识别

红外热成像技术目前已经成为工程结构安全监测的重要手段之一。利用红外热像仪记录钢构件疲劳试验过程中试件温度场变化,针对红外图像的特点,采用图像消噪、直方图均衡化图像增强、图像等高线显示等多种图像处理技术,实现了钢构件疲劳损伤的早期快速、有效地识别,为应用红外监测技术进行工程结构安全监测和损伤预警奠定了基础。

自升式平台动力可靠性分析方法及其应用研究

以风暴状态下自升式平台为研究对象,应用随机NewWave波浪理论得到平台结构短时动力响应。通过研究平台响应极值统计分布参数与波面极值之间的映射关系,建立了用于模拟平台结构随机动力响应极值的仿真模型。以Monte Carlo方法为基础,给出了可以兼顾计算效率和精度的自升式平台结构动力可靠性分析方法,并应用该方法进行了工程实例计算。计算结果表明,该方法具有良好的计算精度和计算效率,从而为工程上应用Monte Carlo方法进行自升式平台动力可靠性研究提供了新的思路。

声发射信号在海洋平台结构系统中的传播特性研究

通过实验及信号处理的手段,研究了声发射信号沿海洋平台传播的特性与规律。开展海洋平台声发射监测实验得到声发射信号时域波形等数据,利用特征参数分析几何尺寸、管节点、信号源与传感器相对位置等因素对声发射信号衰减规律的影响,并采用小波包能量谱方法确定信号衰减的频域特征。

基于振动与声发射信息融合的海洋平台损伤定位方法实验

目前我国海洋平台特别是进入中后期服役阶段海洋平台的安全问题越来越成为制约其正常作业的重要因素。为保证平台服役期间的安全运行,以海洋平台模型为实验对象,通过预制损伤等物理手段模拟平台的不同状态,进行了基于振动与声发射信息融合的结构损伤定位分析实验。①振动定位法实验,经滤波后采用细化FFT法进行信号处理,分析了海洋平台模型完好与损伤状态下信号幅值变化率与损伤位置的对应关系,结果表明:振动法可以在垂直方向上确定损伤位置。②声发射定位法实验,通过确定能量计数的变化与损伤位置之间的对应关系,结果表明:声发射法可以在水平方向上确定损伤位置。③通过对上述两种方法进行信息融合,实现了对海洋平台整体进行损伤定位。④最后通过海洋平台状态监测模型进行了实验验证。结论认为,该损伤定位方法具有较高的可靠度与精确度,可以实现平台损伤的有效定位。