基于神经网络算法的经济型导管架结构冰振响应预测研究-6c4636e2.pdf

海洋工程

DOI：10.3969/j.issn.1001-2206.2024.01.003

基于神经网络算法的经济型导管架结构冰振响

应预测研究

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于嵩松，曾二贤，刘文勋，胡超，张大勇

1.中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司电网工程公司，湖北武汉430071

2.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

摘要：在寒区海域，海冰可能引起经济型导管架结构的剧烈冰激振动，准确、快速的冰振预报对海上结构物

的安全运维至关重要。搭建了经济型导管架结构冰振风险预警模式，通过建立冰况与环境信息之间的非线性关

系，提出了一种结合气象预报、现场监测技术和反馈型神经网络的经济型导管架结构冰振风险短期预测方法。

基于渤海某海域2013—2014年、2017—2018年和2018—2019年冬季实测冰振数据，实现了海上柔性平台的

短期极值冰振预测。结果表明，相比统计模型，建立的冰振预测模型考虑了来冰方向差异对经济型导管架结构

振动响应造成的影响，避免了数值分析中海冰荷载与结构模型简化的不确定性。应用Elman神经网络构建的冰

情环境-平台极值冰振响应预测模型平均预测误差小于20％，满足工程应用需求。

关键词：经济型导管架结构；现场监测；冰激振动；冰振预测；海冰管理

Ice-inducedvibrationresponseforecastresearchofeconomicaljacketplatform

basedonmachinelearningmethods

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YUSongsong,ZENGErxian,LIUWenxun,HUChao,ZHANGDayong

1.CentralSouthernChinaElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.ofChinaPowerEngineeringConsultingGroup,Wuhan430071,China

2.StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment,DalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China

Abstract：Seaicemaycauseseverevibrationanddamagetoeconomicaljacketplatforminiceregions.Therefore,theaccurateandrapid

forecastofseaicefactorsisthekeytoseaicemanagement.Thisstudybuildsanice-inducedvibrationriskforecastmodeofoffshore

jacketplatforms.Ashort-termforecastmodelofice-inducedvibrationresponseispresentedbycombiningfieldmonitoring,

environmentalforecasting,andElmanneuralnetworkmethods.Dataforthewintersof2013-2014,2017-2018,and2018-2019are

adoptedtotraintheforecastmodel,andtheshort-termextremeresponseforecastisprovidedforoffshoreflexibleplatforms.Theresults

showthattheforecastmodeltakesintoaccounttheinfluenceoftheicedirectionontheice-inducedvibrationresponseandavoidsthe

uncertaintyofsimplificationoftheiceloadandstructuremodelinnumericalanalysis.Theaverageforecasterroroftheiceenvironment-

extremevibrationamplitudemodelislessthan20%,whichmeetstherequirementsofengineeringapplications.

Keywords：economical