基于声波的结构健康诊断方法研究

基于振动的损伤诊断方法,先后有动力参数诊断法、模型修正与系统识别法、神经网络法、小波分析和Hilbert变换法、遗传算法、布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)以及对称信号法,但这些诊断方法都有一个共同的缺点,即所测结构模态参数对结构损伤程度的不敏感性.提出了基于声波的结构健康诊断方法,通过对磁盘边缘进行敲击,获得了损伤磁盘和无损伤磁盘的声音信号,对相应的声音信号进行处理,得到了其时程曲线和FFT谱;然后将损伤磁盘和无损伤磁盘的声音信号进行对比,发现损伤磁盘的信号与无损伤磁盘的信号有明显区别,以此可以判定结构损伤与否.     

基于静力测试的结构损伤检测研究进展

对近年来基于静力潮试的结构损伤检测方法进行了归纳和总结,阐述了基于静力位移的损伤检测技术.从位移法、模型修正法、静力测试与智能算法的结合、动静结合方法等方面综述了目前国内外基于静力测试结构损伤检测的研究成果,并分析了各种方法的优缺点,最后根据静力损伤检测方法在应用上存在的问题展望了今后的研究趋势.     

基于振动测试的大跨桥梁损伤检测

文章将基于振动测试的大跨桥梁损伤检测分为 4个阶段 ,介绍了大桥损伤检测中的振动测试和有限元模型建立 ,着重讨论了几种常用的损伤检测方法 ,包括损伤指标法、反分析法、模式识别法和异常检测法 ,并对其进行了比较分析 ;对现有损伤检测方法用于大跨桥梁存在的一些问题 ,指出了今后的研究方向     

基于测试模态的损伤定位技术与实验分析

基于振动模态的分析测试技术是常用的一种结构健康检测与损伤识别方法，本文推导了模态测试和基于测试频率平方变化比确定损伤位置及损伤程度的计算公式，进行了结构损伤状态下模态测试的实验验证，结果表明，结构频率平方变化比是损伤位置和损伤程度的函数，并可据此进行损伤定位和损伤程度的评估。     

混凝土桥梁的损伤诊断与承载力评估

基于结构振动理论和系统识别技术的桥梁健康监测系统已显示出了良好的发展前景。主要阐述了钢筋混凝土桥梁损伤的五种诊断方法,即振动模态参数识别法、动力响应及动力系数法、超声波法、冲击回波诊断法和自然电位法,并对这些方法的特点和应用作了比较。同时提出了混凝土损伤识别的四种方法,即模型修正法、动力指纹分析法、神经网络法和专家系统法,并系统介绍了这四种方法的特点。通过对钢筋混凝土桥梁的损伤诊断和损伤识别,正确客观的评估桥梁的承载力和安全状况。最后介绍了国内外几种典型的评估桥梁承载力的理论和方法,并对其发展趋势作了展望。     

利用动静力测量数据的桥梁结构损伤识别

提出了一种基于模型修正理论的结构损伤检测的方法．首先给出一种利用结构振动模态数据修正结构刚度的于结构算法,然后将这一方法推广为同时利用振动模态数据和静力位移量测值的损伤识别方法;运用缩阶的理论分析模型解决实测自由度不足的矛盾．以一悬臂梁的损伤仿真试验,验证这一方法的有效性．并考察将这一损伤识别技术运用于大型桥梁实时监测系统的可行性     

基于静载试验的桥梁模型损伤分析

本文以下承式简支钢桁梁桥模型作为研究背景,通过选取模型桥梁损伤前、后的结点位移作为参数,以此来分析不同损伤位置、不同损伤程度对结构的力学性能的影响,基于静力测试参数对钢桁梁桥模型进行了结构损伤的试验研究分析。     

桥梁振动激励模态测试的研究

振动激励应变法是桥梁检测研究的主要方法，检测获得的模态参数是判断桥梁运行状况的重要标志．本文采用自行开发的一套基于PC机的测试系统，对道路桥梁桥墩部分进行环境振动激励模态测试，记录了桥梁桥墩部分的动态过程．通过分析测试结果给出了轻轨铁路桥梁桥墩部分垂直方向上的前五阶对称振型和第三阶反对称振动的振型以及相应的固有频率，为了验证测试结果，文中对桥墩的模拟数据用二维有限元模型建模，用有限元软件ANSYS建立了该桥墩的二维有限元模型，并计算得到了桥的模态参数．试验表明，计算和测试结果吻合较好，从而验证了本文测试方法的可靠性．     

公路网传感设备故障分析及便携式诊断仪研究开发

分析目前常用公路网传感设备的特点。对现存的公路网传感设备进行了分类，并对公路网设备的常见故障进行比较、汇总。讨论依赖于模型和不依赖于模型的故障诊断方法以及硬件冗余法、基于信号处理的诊断法和基于知识的方法。最后根据实际情况的要求，对便携式公路网传感诊断设备进行整体结构的设计，并对便携式诊断设备的硬件平台与软件平台进行了分析和比较，搭建了以ARM9处理器和WindowsCE操作系统为基础的结构框架。     

钢筋混凝土柱破损检验与评估的理论及试验研究

本文研究混凝土压弯曲构年的振动特性与静力特性的对应关系和混凝土结构破损评估的振动测试方法，在试验研究的基础上，提出了两端带弹簧的试验柱简化计算模型，并构造了简化模型边界支承刚度的识别方法；以实测频率为依据，提出了试验柱刚度识别的单参数法，并同时以静力数据和动力数据为依据，对试验柱的损伤进行了评估，得到了较为满意的结果。     

桥梁健康监测应用与研究现状

桥梁损伤诊断与健康监测是近年来国际上的研究热点 ,在实践方面 ,土木工程和航空航天工程、机械工程有明显的差别 ,比如桥梁结构以及其他大多数土木结构 ,尺寸大、质量重 ,具有较低的自然频率和振动水平 ,桥梁结构的动力响应极容易受到不可预见的环境状态、非结构构件等的影响 ,这些变化往往被误解为结构的损伤 ,这使得桥梁这类复杂结构的损伤评估具有极大的挑战性 .本文首先给出了结构健康监测系统的定义和基本构成 ,然后集中回顾和分析了如下几个方面的问题 :①损伤评估的室内实验和现场测试 ;②损伤检测方法的发展 ,包括 :(a)动力指纹分析和模式识别方法 ,(b)模型修正和系统识别方法 ,(c)神经网络方法 ;③传感器及其优化布置等 ,并比较和分析了各自方法的优点和不足 .文中还总结了健康监测和损伤识别在桥梁工程中的应用 ,指出桥梁健康监测的关键问题在于损伤的自动检测和诊断 ,这也是最困难的问题 ;最后展望了桥梁健康监测系统的研究和发展方向     

基于静力测量数据的桥梁结构损伤定位研究

基于灰色理论的相关性分析方法将静态位移曲率置信因子SDCACi应用到大型桥梁结构的静力损伤识别中,通过该因子沿桥的横向节点、纵向节点的变化曲线实现了对桥梁结构损伤的准确定位.由识别结果可以证明:不论测量数据(用有限元仿真计算并加上了一个正态分布的随机扰动考虑测量误差)的多少,该方法对结构中的单损伤和多损伤都能进行准确的定位,因此该方法在大型结构及复杂结构的损伤识别中具有广阔的应用前景.     

基于环境振动信号的框架结构震后损伤识别

提出了一种新的损伤指标用于框架结构的震后损伤识别.以环境振动作为激励信号,采用小波包分解理论,利用框架结构损伤后振动信号的能量在频域内的变化,构建损伤指标DI,并给出了损伤识别流程图.在此基础上,以某钢筋混凝土框架结构为例,设定4种震后损伤工况,对框架结构进行了震后损伤识别分析,探讨了不同楼层、不同类型振动信号对损伤识别效果的影响.结果表明:本文构建的损伤指标DI可以有效识别框架结构的震后损伤,损伤指标DI与损伤程度之间有近似线性的关系;基于较高楼层振动信号的损伤指标值对结构的损伤识别效果较佳;利用速度信号可获得比加速度信号更好的识别效果.     

Data based model free hysteresis identification for a nonlinear structure

In the last two decades, the damage detection for civil engineering structures has been widely treated as a modal analysis problem and most of the currently available vibration-based system identification approaches are based on modal parameters, namely the natural frequencies, mode shapes and damping ratios, and/or their derivations, which are suitable for linear systems. Nonlinearity is generic in engineering structures. For example, the initiation and development of cracks in civil engineering structures as typical structural damages are nonlinear process. One of the major challenges in damage detection, early warning and damage prognosis is to obtain reasonably accurate identification of nonlinear performance such as hysteresis which is the direct indicator of damage initiation and development under dynamic excitations. In this study, a general data-based identification approach for hysteretic performance in form of nonlinear restoring force using structural dynamic responses and complete and incomplete excitation measurement time series was proposed and validated with a 4-story frame structure equipped with smart devices of magneto-rheological (MR) damper to simulate nonlinear performance. Firstly, as an optimization method, the least-squares technique was employed to identify the system matrices of an equivalent linear system of the nonlinear structure model basing on the excitation force and the corresponding vibration measurements with impact test when complete and incomplete excitations; and secondly, the nonlinear restoring force of the structure was identified and compared with the test measurements finally. Results show that the proposed data-based approach is capable of identifying the nonlinear behavior of engineering structures and can be employed to evaluate the damage initiation and development of different structure under dynamic loads.     

基于修正模态的混合遗传算法结构损伤识别

采用模态参数对结构进行损伤识别时,测试模态参数包含的误差使识别结果受到影响,严重时甚至不能反映结构的实际破损情况.结构损伤检测可以作为一优化问题.为此提出一种基于修正测试模态的损伤识别方法,即将基于测试频率和修正后的测试振型组成的函数作为优化目标,由具有鲁棒性及易于处理非确定性信息能力的遗传算法和局部搜索算法组成的混合遗传算法作为优化工具.基于桁架的分析结果表明,即使在测试数据包含误差的情况下,采用该方法也能获得满意的识别结果.     

采用二阶频率灵敏度的损伤识别和试验

开发结构健康监测系统是结构损伤识别的一个重要课题 .由于结构频率容易测试并且有较高的测量精度 ,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数 .据此提出一种二阶频率灵敏度分析方法 ,通过测量结构损伤前后频率变化的损伤参数识别方法来确定结构的损伤位置和损伤程度 .对于层间剪切结构模型 ,可以测得结构的各阶频率 .对于多种工况进行了框架结构模型的振动试验 .试验结果表明 ,对于层间剪切结构 ,通过测量结构频率变化可以确定结构的损伤位置和损伤程度     

移动车辆加载下梁桥挠度影响线识别与损伤诊断方法

为了解决桥梁实测时程响应中存在结构动力成分与车辆多轴效应干扰的问题,提出一种基于挠度影响线识别结果的简支梁桥损伤诊断方法。首先,通过变分模态分解与小波变换法对桥梁时程响应进行预处理,以实现桥梁实测响应动力成分剥离,进而建立多轴车辆信息矩阵和影响线识别模型,从而剔除桥梁实测响应中车辆多轴效应,采用Tikhonov正则化方法识别出桥梁准静态挠度影响线,最后利用影响线差值曲率指标对桥梁损伤进行定位。研究通过两轴和三轴车辆移动加载下的车桥耦合模型验证所提方法的可行性与有效性。研究表明：所提两种影响线识别方法有效、可靠,影响线识别效果受车速和车型的影响较小,其中变分模态分解方法在车辆高速行驶下识别桥梁影响线用于损伤诊断效果更佳。     

基于WPD-LMD和排列熵的结构损伤识别方法

为了直接从结构响应提取损伤敏感参数,对激励未知情况下的结构损伤模式进行识别,提出了基于小波包分解-局部均值分解方法(wavelet packet decomposition-local mean decomposition,WPD-LMD)和排列熵的结构损伤检测方法.该方法首先对结构振动响应进行小波包分解,将振动信号分解为一系列窄带信号,然后对窄带信号进行局部均值分解,能有效提取低能量分量.通过计算损伤前后分量信号的排列熵,对结构损伤进行了检测,最后通过计算测试数据和样本数据之间的相对排列熵,对损伤模式进行了识别.实验分析结果表明,所提出的方法能有效地对结构损伤进行识别.