应变模态法在结构损伤监测诊断的研究

结构的应变模态对于结构损伤具有很高的敏感性,对于及时监测诊断结构的损伤保证结构的可靠性、安全性具有重要意义。本文从理论上研究应变模态的原理和应变模态参数识别方法。

非常规油气开采过程中的可相变多孔介质物理模型研究及参数识别

对于某些非常规油气储层以及极地、冰川和冻土地层,油气钻采过程中发生伴随着相变现象的骨架组构演化。为研究油气相变-骨架演化过程中的储层孔隙度和含油饱和度动态变化规律,以油砂储层为例,通过沥青熔化系数、流体排出系数和水的可注性系数,分沥青相变-孔隙塌陷和沥青相变-孔隙扩容两种情况建立可相变多孔介质物理模型,给出了不同定量系数下沥青熔化-孔隙塌陷/扩容的8个应用图版,并根据实验和现场监测数据对物理模型参数进行了识别和分析。研究表明,在沥青相变-孔隙塌陷过程中,随着沥青熔化系数增加,孔隙度和含油饱和度降低,有效孔隙度和有效含油饱和度增加;随着流体排出系数增加,孔隙度和有效孔隙度降低,含油饱和度增加,有效含油饱和度不变。在沥青相变-孔隙扩容过程中,随着水的可注性系数增加,孔隙度和有效孔隙度增加,含油饱和度和有效含油饱和度降低。油砂储层微压裂过程中有效孔隙度及孔隙度最大增加幅度分别为6.18%和1.53%,仅为室内实验条件下的12%左右。

基于连续碳纤维/树脂智能材料的梁结构应变模态表征

研制了一种具有动态传感功能的碳纤维/树脂智能层,可用于结构的应变模态诊断。通过不同加载频率下的单向拉伸实验揭示了这种智能材料对低频动态载荷的响应能力,并理论分析了动态响应误差的影响因素。在此基础上将碳纤维/环氧树脂智能层连续敷设于悬臂梁结构表面代替传统的点式应变片,进行应变模态测试。测试结果表明,碳纤维/环氧树脂智能层可以较精确地反映结构的前三阶固有频率,并较好地表征结构的前三阶应变模态振型。对悬臂梁局部附加质量后重新进行了模态试验,结果表明:附加质量后,智能层反映的结构固有频率显著下降;同时,在附加质量所在的节点位置,智能层反映的应变模态振型有突变产生,说明智能层所表征的应变模态对结构物性参数变化具有识别能力,采用智能层与采用应变片的实验结果一致。此外,基于碳纤维/树脂智能层的可覆盖性,采用有限的测点全面捕捉了结构的应变模态信息,并在测试中通过在可疑区域内逐步增加测点,实现了结构物性参数变化的定位。