采用两步式模型修正过程识别海上风电支撑结构的损伤

李英超，张 敏，王树青

(1.鲁东大学 土木工程学院，山东 烟台 264025；2.中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100)

采用两步式模型修正过程识别海上风电支撑结构的损伤

李英超1，张 敏2，王树青2

(1.鲁东大学 土木工程学院，山东 烟台 264025；2.中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100)

针对海上风电支撑结构损伤识别的难点，将一种新的模型修正方法应用到了三脚架式海上风电支撑结构的损伤识别中。采用数学上常用的正则化方法，解决了实测模态含噪声条件下损伤识别“病态”方程组的求解问题；结合Guyan扩阶技术，实现了基于低阶不完备模态的损伤识别。另外，为提高损伤识别精度，结合算例提出一种两步式模型修正过程：第一步，初步定位损伤位置；第二步，精确识别损伤位置和损伤程度。数值研究结果表明，采用两步式模型修正过程的方法对于海上风电支撑结构的损伤识别是有效的。

损伤识别； 模型修正； 海上风电；正则化；模态扩阶

Abstract:Through a numerical example,a recently developed model updating method is applied to identify the damages of the tripod-type offshore wind turbine support structure.Regularization method of mathematics is used to solve the “ill-conditioned” damage identification equations when noise polluted measured modes are used.With Guyan expansion technology,damage identification is realized based on a few low order incomplete modes.Moreover,in order to improve the accuracy of damage identification,a two-step model updating process is proposed.The first step is to locate damage position.The second step is to identify damage location and damage severity accurately.Results of numerical examples show that the method used in this paper is effective for damage identification of offshore wind structure.

Keywords:damage identification; model updating; offshore wind turbine; regularization; modal expansion

海上风电支撑结构长期作用在复杂的海洋环境中，除了要承受风机荷载外，还将受到波浪、流、风，甚至冰击、船的撞击和台风、地震等极端荷载的作用，另外结构本身还要遭到环境腐蚀、海生物附着、海底冲刷、复杂海床变化等影响。在此环境下，结构容易产生各种各样的损伤，使得结构整体动力特性发生改变，严重时还会导致结构失效，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。为了合理有效地维护海上风电结构，减少因结构损伤导致的风机停机时间，降低维护成本，采用有效的方法对风电结构在服役期内的安全性进行实时监测或定期检测是非常必要的[1]。……