۲۱۸۳۴پ
per
ارزیابی و تحلیل عوامل عدم‌صقطعیت و خطا در فرآیند بروزرسانی مدل سکوی جکتی فراساحلی مجهز به میراگر ستون مایع تنظیم شونده
Error and Uncertainty Analysis and Investigation in Model Updating Process of an Offshore Jacket Platform Equipped with TLCD
/حمید حکم‌آبادی
: مهندسی عمران
، ۱۳۹۸
، افشاری
۱۵۰ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
مهندسی عمران، گرایش مهندسی سواحل، بنادر، و سازه‌صهای دریایی
۱۳۹۸/۰۴/۰۵
تبریز
سازه‌صهای دریایی در محیطی قرار دارند که ماهیت کاملا دینامیکی آن از مشخصه‌صهای غیرقابل چشم‌صپوشی است .عدم شناخت کامل از محیط پیچیده دریا، طراحان و مهندسین را ملزم به در نظر گرفتن ساده‌صسازی‌صها، فرضیات و ایده‌صآل‌صسازی-هایی می‌صکند که منتج به وجود عدم قطعیت‌صصهای مختلفی در سازه می‌صشوند .اغلب به منظور اعتبارسنجی، نتایج بدست آمده از کد شبیه‌صسازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می‌صشوند .در طول فرآیند مقایسه، عدم تطابق‌صهایی بین مقادیر مدل پیش‌صبینی شده کامپیوتری و مدل فیزیکی مشاهده می‌صشود که این عدم تطابق‌صها به سه فاکتور ۱) :عدم دقت در حل معادلات ریاضیاتی) عدم قطعیت عددی(، ۲) عدم دقت در تعریف پارامترهای مدل) عدم قطعیت پارامتری(، و ۳) نادرستی و ناکاملی در مدل نمودن اصول مهندسی) عدم قطعیت سازه‌صای (تقسیم می‌صشوند .در میان تمامی سازه‌صهای فراساحلی، سکوهای جکتی یا شابلونی متداولترین نوع سازه‌صهای فراساحلی ثابت محسوب می‌صشوند که تا به امروز مورد استفاده قرار گرفته‌صاند .این نوع سکوها دارای پتانسیل خرابی بالایی هستند که استفاده از آنها در دهه‌صهای گذشته به منظور فعالیتهای مختلف از قبیل استخراج و تولید گاز یا نفت، حفاری و غیره جزو عوامل کلیدی این امر محسوب می‌صشود که مشکلات آتی همچون خرابی‌صهای موضعی و یا کلی را در پی دارد .از طرف دیگر، عواملی همچون ارتعاشات ایجاد شده در طول مدت بهره‌صبرداری یکی از اصلی‌صترین پارامترهای خرابی سازه‌صهای دریایی محسوب می‌صشوند .همچنین وجود عدم قطعیت‌صهای سازه-ای در کنار عدم شناخت کامل محیط دریا موجب می‌صگردد که مهندسین استفاده از روشهای نوین کنترلی را در طراحی سازه مدنظر قرار دهند .این شیوه ها شامل روش‌صهای کنترلی فعال، نیمه فعال و غیرفعال است که به منظور کاهش ارتعاشات در سازه مورد استفاده قرار می‌صگیرند .به منظور بهره‌صگیری از این شیوه‌صها نیاز به ابزارهایی است که باتوجه به روش کنترلی مورد استفاده، انتخاب می‌صشوند که سیستم‌صهای میراگر و در این میان میراگرهای مایع تنظیم شونده از بهترین موارد هستند .این پژوهش یک مطالعه تجربی و نظری بر روی یک سکوی جکتی است که با بررسی و مقایسه رفتار دینامیکی مدل آزمایشگاهی سکوی و نتایج حاصله از آن با نتایج مدلسازی عددی انجام شده است .در این خصوص، اختلاف موجود بین نتایج عددی و آزمایشگاهی به واسطه‌صی چند تابع ریاضی به عنوان توابع اختلاف تعریف و یک میراگر مایع تنظیم شونده برروی سازه در مدل عددی و آزمایشگاهی گنجانده می‌صشود تا امکان بروزرسانی مدل عددی یا کاهش اختلاف بین مدل عددی و آزمایشگاهی همراه با میراگر نیز مورد ارزیابی قرار گیرد .نتایج حاکی از آن است که کالیبراسیون ضرایب ماتریس میرایی نقشی کلیدی در فرآیند بروزرسانی عددی مدل دارد .بر اساس نتایج، قبل از بروزرسانی مدل عددی، بین مدل آزمایشی و عددی پایه تفاوت چشم‌صگیری وجود دارد .تفاوت موجود بطور قابل‌صتوجهی با بهره‌صگیری از سناریوهای مختلف بروزرسانی کاهش یافته‌صاند .با توجه به اهمیت فرکانس‌صهای طبیعی، دیده می‌صشود که فرکانس‌صهای طبیعی در همه حالت‌صها با پیاده‌صسازی همه سناریوهای بروزرسانی تعریف شده، به مدل تجربی نزدیکتر می‌صشوند .بالاترین توافق در مقدار فرکانس طبیعی بهنگام بروزرسانی، با بهره‌صگیری از بیشترین میزان پارامترهای کالیبراسیون و مدل اختلاف به صورت همزمان بدست می‌صآید .با توجه به این که در بررسی متون فنی مربوطه، روش پیشنهادی در این طرح در ارزیابی رفتار سازه نمونه مطالعاتی مشاهده نگردید و با توجه به این که سازه‌صهای جکتی بخش اصلی از سکوهای نفتی ایران را شامل می‌صشوند و این‌صکه بسیاری از این سکوها قدیمی هستند و نیازمند بروزرسانی و اصلاح عملکرد برای افزایش طول عمر بهره‌صبرداری می-باشند، ضرورت انجام کار مشخص صمی‌صشود .روش ارائه شده در این پژوهش یکی از بهترین روش‌صها برای بررسی رفتار سیستم‌صهای پیچیده، اصلاح رفتار، دقیقتر نمودن مدل عددی و فیزیکی و بررسی عدم قطعیت‌صهای مرتبط می‌صباشد که تاکنون برای سازه‌صهای دریایی مورد بررسی قرار نگرفته است
Offshore jacket platforms are of great importance due to their roles in shallow water areas, such as the Persian Gulf. Building infrastructures are always a challenge for engineers because of uncertainties in different aspects. Using an experimental model is an essential technique for reducing uncertainties. However, using experimental data adds other uncertainties to the problems and dealing with them can play a key role in project applicability and success. Uncertainties in every engineering problem can be classified into three distinct groups related to the computer model: (1) numerical uncertainty, (2) parameter uncertainty, and (3) structural uncertainty. Among these categorized uncertainties, the second and the third ones are considered for the case study of this research. In this study, model parameter uncertainties and the structural uncertainties have been considered simultaneously. This approach is applied to a three-dimensional (3D) fixed offshore jacket model (SPD9 located in the Persian Gulf) for the first time in the offshore structure field, both numerically and experimentally. Disagreements between the numerical model predictions and experiments are reduced by considering the calibration of model uncertain parameters and a discrepancy term, which is defined by a mathematical function for a real project. On the other hand, structural vibration is one of the main engineering concerns in recent decades especially in offshore structures due to the dynamic environment of the sea and accessibility of offshore structures. Among different methods, applying a device within the primary system for mitigating the vibration through system damping increment is one of the most promising methods. In this study, a Tuned Liquid Column Gas Damper (TLCGD) as a damping system is employed to investigat the capability of the proposed method in updating the structurally controlled system. The mentioned damping system is considered in both numerical and experimental study. The damper is attached to the top level of a three dimensional fixed offshore jacket platform. The updating procedures are implemented through the results of three different experimental tests. The experimental tests are considered as a modal analysis test (EMA), a shake table test using some contact sensors, and non-contact sensing test using the shake table and a Laser Doppler Vibrometry (LDV) device. Different scenarios are defined for each updating methodology based on the specified numerical model. The results indicate the success of considering parameter uncertainty and structural uncertainty for the mentioned case study by decreasing the disagreements between the experimental data and the numerical simulation. The results also indicate the importance of considering a discrepancy term through the calculation phase as a model form error to increase the applicability of the proposed updating method
Error and Uncertainty Analysis and Investigation in Model Updating Process of an Offshore Jacket Platform Equipped with TLCD
حکم‌آبادی، حمید
Hokmabady, Hamid
مجتهدی، علیرضا، استاد راهنما
لطف‌اللهی یقین، محمدعلی، استاد راهنما
فرج‌پور، اسماعیل، استادمشاور
اتفاق، میرمحمد، استادمشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
