失效测点影响下极地船舶结构冰载荷的有效识别方法

王键伟，陈晓东，何帅康，段庆林，季顺迎

(大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁，大连 116023)

随着全球气候变暖日益加剧，新兴的北极航道比传统的亚欧航道缩短约8200 km航程，可显著减少航运成本、提高运输效率；同时北极地区蕴藏着全世界约1/4的未探明油气资源，这将带动极地穿梭油轮、破冰船等极地装备的蓬勃发展[1−2]。极地船舶在北极海域航行时，会不可避免地与各种类型的海冰发生碰撞，从而受到冰载荷的作用。如若处置不当，冰载荷将对船体结构造成难以修复的损伤，严重威胁航行安全。目前，对船体结构冰载荷的现场监测已成为冰工程领域重要的研究内容，北极周边各国均开展了大量的现场试验。挪威[3]、芬兰[4]、美国[5]、韩国[6]已成功研发出冰载荷监测与预警系统(ice load monitoring and alarm system, ILMS)。我国已多次在南极和北极科学考察期间对“雪龙号”极地考察船开展冰激振动响应与冰载荷的现场测量[7]，并为“雪龙2号”极地考察船设计了船体监测及辅助决策系统[8]。该系统可对海冰冲击事件做出实时反馈与辅助决策，提高冰区航行的安全性。

船-冰相互作用是一个复杂的动力学耦合过程，现阶段还难以准确对冰载荷进行直接测量。相比之下，冰载荷引起的应变响应可以方便地通过在船体结构上安装应变传感器直接测得。因此通常采用间接方法，即根据应变反演识别冰载荷。近年来，国内外学者提出了多种实用的冰载荷识别方法，如影响系数矩阵法[9−11]、格林函数法[12−13]、支持向量机法[14]等，其中影响系数矩阵法最为经典，应用最广泛。……