基于ThreeJS的导管架平台结构健康监测系统设计与研究

作     者：康琪 

作者单位：大连海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄亚南

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：导管架平台 ThreeJS 模型建模 系统设计 健康监测系统 

摘      要：导管架平台是海上油气开发的重要工具,长期受恶劣的海洋环境影响,平台结构容易出现腐蚀和损伤,导致结构强度下降,产生诸多安全隐患。为确保海上油气的安全生产,给平台安全运行提供重要保障,本文以南海某导管架平台为研究对象,设计研发了导管架平台结构健康监测系统,对平台结构健康状态进行安全评估和监测。首先,本文详细阐述了静力分析、疲劳分析、倒塌分析和风险评估的原理及计算方法,依据研究对象的结构数据和设计图纸,运用SACS软件构建了有限元模型,并在此模型基础上对平台进行了计算分析和风险评估。通过静力分析计算得到了平台结构在作业工况下杆件和节点的强度,筛选出危险的构件,对其重点关注;通过疲劳分析计算,判断构件能否在服役期间安全工作;通过倒塌分析计算,筛选出易受到损伤的构件进行风险评估。根据疲劳失效概率和倒塌失效概率的计算结果,判断出构件风险水平,及时对危险的构件制定相应的检验计划。其次,提出了构建参数化模型的流程,在Three JS环境中渲染场景等基本组件。提出了圆柱形杆件、圆锥过渡体杆件和工字钢杆件三种模型的绘制算法,并代入相关参数,对平台中这三种模型杆件进行构建,实现了基于Three JS在浏览器端构建了导管架平台三维模型。在浏览器端将监测数据或评估结果关联到模型上并进行交互操作,可以实时查看每个构件及平台的相关数据信息。方便了对海洋工程类专业软件操作不熟练的用户,无需专业软件的帮助,也可以随时随地实时查看模型,提高了用户体验感和工作效率,为系统设计和实现奠定了基础。最后,结合实际工作流程和需求分析,设计研发了基于JEECG框架和Three JS技术的导管架平台结构健康监测系统。本系统实现了系统管理、三维仿真、安全评估和监测功能。系统管理功能可以进行用户登录和后台管理,保障了系统各种功能数据的安全;三维仿真功能可以将Three JS构建的三维模型与工程数据信息、计算分析结果和相关监测数据信息相关联,实现交互操作;安全评估功能将评估结果关联到模型上,对危险构件制定检验计划和检验实施,便于管理人员及时查看和分析;监测功能实现了实时监测本系统中平台结构的健康状况,便于有计划的对该平台进行维修和结构加强,对可能出现的问题进行预警,降低了事故发生的概率。