运用曲率模态技术的木梁损伤定量识别

为对木结构构件局部缺陷进行有效检测,结合试验模态分析和有限元模拟方法,对含不同位置、大小和数量孔洞缺陷的木梁进行研究,计算其第1阶位移模态振型和曲率模态,分析木梁损伤前后的曲率模态变化,探讨模态分析方法在木材缺陷检测中的适用性.研究结果表明:曲率模态是一个对木梁损伤比较敏感的参数,可用于对孔洞位置、大小及数量进行定量的估计;通过降低有限元模型局部单元的弹性模量能够较好地模拟木梁损伤,有限元模态分析和试验模态分析得到的位移模态振型及曲率模态吻合均较好,验证了模态分析对木梁无损检测是一种有效的方法.     

曲率模态在钢筋混凝土梁损伤检测的应用研究

利用有限元软件,建立了某钢筋混凝土简支梁不同位置损伤的模型,通过降低弹性模量的方法模拟模型的损伤程度,分别对损伤不同程度的模型进行了模态分析,结合曲率模态理论,求解模型相应的曲率模态。研究结果表明,梁的频率与位移模态对梁的局部损伤均不敏感,而由位移模态进一步推导得到的梁的曲率模态对梁的局部损伤较敏感。曲率模态可为梁的健康诊断提供可靠的依据。     

损伤结构的曲率模态分析

基于结构有限元分析软件ANSYS得到的结构位移模态分析数据，针对具有不同损伤状况的悬臂梁进行了结构曲率模态分析。研究结果表明，曲率模态分析技术不仅能准确诊断悬臂梁损伤位置，而且可以判断悬臂梁的损伤程度。仿真结果表明，本文提出的曲率模态幅值突变系数与结构损伤程度之间具有较好的线性相关性。     

AGS结构的损伤定位仿真

为了检测先进复合材料格栅结构(AG S)的损伤所在位置,提出了通过计算结构在损伤前、后模态曲率差的方法,来进行计算和分析。建立了格栅结构在有约束条件下的有限元模型,通过AN SY S中的模态分析得到模态振型位移值,计算了结构损伤前、后的模态曲率差,通过这一指标对结构的损伤进行辨识,并分析了采用多阶模态的计算效果。结果表明,通过第1阶模态振型模态曲率差的计算,可对单损伤状况做出有效的检测;对于多损伤工况,需使用前3阶模态的曲率差进行分析,才能有效检测损伤的位置。     

基于应变模态差的管道损伤识别仿真

对具有一定程度损伤的管道,常规的结构有限元分析或实验模态分析得到的位移模态和固有频率难以有效反映管道的损伤状况.为了提高诊断的有效性及可靠性,采用结构损伤前、后的单元应变模态差作为管道损伤定位的识别指标.利用有限元分析软件Ansys对同一单元不同程度损伤、同程度多损伤的管道进行数值模拟分析,提取不同状况下的应变模态分别与正常状况下的应变模态进行差值分析.结果表明,应变模态差的方法能够较好地对管道的单损伤和多损伤位置进行识别.     

基于曲率模态与柔度曲率的损伤识别

以含两条裂纹的两端固定梁为例,采用曲率模态差和模态柔度曲率差来检测结构的损伤。首先将梁的裂纹模拟为无质量的等效扭转弹簧,推导了裂纹梁的特征微分方程,利用边界条件和裂纹位置的连续性条件推导得到该裂纹梁的振形函数解析表达式。然后用中心差分法分别求解裂纹梁损伤前后的曲率模态值和模态柔度曲率值,利用其差值确定梁的损伤位置,进而确定损伤程度。最后讨论了曲率模态和柔度曲率对结构损伤识别的敏感性。     

基于曲率模态的空间刚架结构损伤识别的研究

应用Ansys建立空间刚架结构无损伤和有损伤的有限元模型,选取曲率模态作为损伤标示量应用于结构损伤识别。对空间三维曲率模态进行比较分析,结果表明,一阶曲率模态能够很好的对单一或多个损伤位置进行识别,且轴向曲率模态比横向曲率模态更适用于损伤识别。一阶曲率模态也可以对损伤程度进行初步判断,为探索通过曲率模态识别空间钢结构损伤提供一种可行的方法。     

损伤结构的实验曲率模态研究

为探讨基于振动模态分析的结构无损检测技术，把曲率模态应用于单向板这样的承弯结构，从理论上验证了该指标的变化是结构损伤程度和位置的函数。通过有限元数值模拟和单向板破坏实验，证明了利用该指标对判断承弯结构的损伤效果显著。该方法的进一步完善使利用振动诊断技术对大型结构进行无损检测成为可能。     

基于模态柔度曲率差的弯管结构损伤识别

为对弯管结构进行无损检测,结合有限元模拟和实验模态分析方法,对具有不同位置和程度的损伤弯管结构进行研究,计算和分析其模态柔度曲率差,探讨模态分析方法在弯管结构损伤检测中的适用性。研究结果表明：弯管结构的模态柔度具有方向性,弯管所在平面x,y方向柔度求解的模态柔度曲率差不能对弯管进行损伤识别;垂直弯管所在平面z方向柔度不仅可以对弯管进行单处、多处的损伤定位,而且可以对同一位置的损伤程度进行定量分析。     

基于应变模态的简支梁桥损伤位置识别研究

本文以简支梁桥为研究对象,利用ANSYS软件对其进行损伤模拟。获取了简支梁在两种工况下,不同损伤程度的1—3阶应变模态及应变模态差曲线。对比相应的位移模态曲线,发现应变模态和应变模态差指标,对于损伤位置的识别是有效并且敏感的。     

基于曲率模态的门桥起重机损伤分析

通过对门桥式起重机的结构分析,建立了其振动力学模型.通过对频率、位移模态、应变模态与曲率模态等损伤敏感参数的分析,指出曲率模态在门桥式起重机损伤检测中的优势,并对曲率模态的曲率模态差分析与损伤因子矩阵K分析法进行分析,在此基础上用ANSYS进行仿真验证,证明了损伤因子矩阵K比曲率模态差能更好地反映损伤的大小,并因不需要原始数据而更有实用价值,最后,提出了运用光纤Bragg光栅传感技术建立一套门式起重机损伤在线实时监测、分析与预测系统的设想,为实际应用提供了理论基础.     

曲率差型模态在压电陶瓷探伤中的分析

针对压电陶瓷片的损伤种类繁多,其他特征识别技术难以适应的问题,运用模态探伤技术对压电陶瓷片的模态参数进行分析。建立了压电陶瓷片的有限元模型,从曲率模态参数来研究其损伤特性。分析了完整压电陶瓷片与不同程度损伤压电陶瓷片之间模态参数的差别与联系,同时也说明该方法能够准确地定位损伤位置。研究证明曲率模态可以准确识别压电陶瓷片的损伤特性,为压电陶瓷片的损伤特性识别提供了参考。     

复合材料板分层损伤识别的曲率模态差法

以单侧固支的分层损伤复合材料层合板为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS得到层合板结构振型位移分析数据,针对分层损伤进行了曲率模态分析。分析结果表明,在层板内一个区域存在分层损伤的情况下,其振型与频率的变化非常小,难以用于判断损伤位置,但分层损伤区域的曲率模态差值变化显著,采用曲率模态差法可以对层合板结构分层损伤位置进行准确判定。     

应变模态参数曲线的结构损伤位置及程度研究

对结构的损伤进行诊断和评估是健康监测系统的核心问题,而敏感的损伤指标是损伤诊断的关键,并且传统的模态参数不易识别结构的早期局部微小损伤。以悬臂梁作为研究对象,对其进行有限元分析,与实验结果进行对比。研究结果表明:频率仅能识别结构损伤存在;位移模态对局部损伤不敏感;应变模态参数对局部微小损伤非常敏感,损伤处应变值明显大于未损伤处,能非常精确地识别结构损伤的位置及程度。该实验可运用到其它复杂机械结构的早期局部微小损伤中。     

基于模态应变能的损伤追踪及程度识别方法研究

为降低损伤识别系统的成本,基于有限元建模及模态分析技术,提出了一种损伤追踪及其程度识别的方法。定义了一种基于模态应变能的损伤指标,追踪损伤的发生与扩展;提出了对损伤范围逐步定位的方法,通过改变传感器的数量、位置,逐步逼近损伤的扩展范围;采用基于灵敏度分析的修正方法,以试验测得低阶模态应变能为目标响应,以残余弹性模量表征各单元的局部损伤程度。使用一组带有不同裂纹的矩形板验证了该方法的有效性,试验结果表明:该方法能够有效追踪损伤的突变时间、扩展范围及局部损伤程度。     

基于曲率模态和小波变换的结构损伤识别方法

在结构曲率模态基础上,提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,通过损伤前后小波变换系数的变化和分布情况建立了结构损伤指标,可判定损伤存在,确定损伤位置和估计损伤程度,并通过一两端简支梁的数值模拟对该方法进行了验证.     

基于应变模态分析的长输油气管线损伤检测仿真研究

基于应变模态方法,运用有限元分析软件ANSYS对石油工业中的压力管道损伤识别进行了初步的研究。ANSYS的模态分析可以求得结构在损伤前后的位移模态,将其转换为对应阶数的应变模态,并对比应变模态损伤前后的变化,作出应变模态差值曲线以此来判断损伤的存在和位置以及损伤程度。计算结果表明：利用应变模态差值曲线能比较准确地识别出管道结构模型的损伤存在和损伤位置,并依此定性地识别出管道结构模型的损伤程度。采用此方法进行管道结构进行损伤识别比传统的损伤检测方法更加准确、方便。     

振型曲率在板类结构动力检测中的应用

以四边简支方形弹性薄板为研究对象，通过数值计算得到板损伤前后的多阶模态参数，进而得到板面内两个方向的位移振型曲率并用于板的损伤检测研究。结果表明：当布置有足够数量的振型测点时，振型曲率及板损伤前后的振型曲率差均可用于板损伤的探测与定位，并能大致判断损伤的程度；当振型测点间距过大，或测点偏离损伤区域时，均可能导致检测的失败。     

利用模态试验和有限元分析对拱结构进行损伤识别

研究了圆弧拱结构的模态试验结果及利用MSC/Patran(Nastran)有限元分析计算模态的结果.通过对该拱结构未损伤工况、不同程度的损伤工况及加固工况分别进行模态试验和利用MSC/Patran(Nastran)进行有限元模拟计算,并介绍了拱结构的MSC/Patran(Nastran)模拟方法.结果表明利用模态试验数据能对拱结构进行损伤评估,同时还能给拱结构的加固提供一项技术指标.     

管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟研究

简述管道导波检测理论基础.运用有限元分析法,对目前现场检测中应用的L(0,2)及T(0,1)模态导波在管中传播过程进行数值模拟研究.在模型的特定部位删除部分单元模拟腐蚀缺陷,分别对管一端加载轴向和切向瞬时位移载荷模拟L(0,2)模态和T(0,1)模态入射波,计算得到管道的瞬时动力学响应,对回波信号作频谱分析.计算结果表明,缺陷位置可以根据缺陷处回波信号到达时间和波速确定.给出缺陷回波反射系数与缺陷横截面积各影响因素之间的关系曲线,可以近似判定缺陷的几何尺寸.并提出以回波信号对缺陷横截面尺寸大小的综合灵敏度来检测、评价管道腐蚀缺陷的思路.