基于轴向振型差变化率的空间刚架结构损伤识别实验

空间结构的损伤识别问题是一个相对复杂的过程,需要考虑结构的空间三维振动情况。针对空间刚架结构的损伤识别问题,提出了一种新的损伤标示量——轴向振型差变化率,研究了单一损伤和多位置损伤工况下,不同损伤位置对空间刚架一阶轴向振型差变化率的影响规律。实验室刚架模型实验结果表明：一阶轴向振型差变化率能够很好的对单一或多个损伤的损伤位置进行识别,为探索通过轴向振型差变化率识别空间刚架的结构损伤提供了一种可行的方法。     

基于三向振型变化率的空间刚架结构损伤识别

选取振型变化率作为标示量,对空间刚架进行结构损伤识别。应用ANSYS建立了空间刚架结构无损伤和有损伤的有限元模型,对空间刚架空间三向振型变化率进行计算。分析结果表明：一阶振型变化率能很好地对损伤位置进行识别,也能根据一阶振型变化率对损伤程度进行初步判断,为探索通过振型变化率识别空间刚架的结构损伤提供了一种可行的方法。     

基于曲率模态差的四边固支薄板的损伤检测

以四边固支板为研究对象,采用改变单元弹性模量的方法模拟结构损伤,分别应用基于振型、频率和模态曲率差的损伤识别方法识别结构损伤。结果表明：在薄板一个比较小的区域损伤的情况下,其振型与频率的改变量是很小的,很难判断损伤位置,而有损伤单元的模态曲率差的值却发生明显的变化,因此采用模态曲率差法对结构进行损伤识别可以准确判定损伤的位置。     

简支梁多位置损伤识别研究

曲率模态是结构损伤识别的敏感标示量,采用数值仿真方法,把曲率模态用于桥梁损伤识别.利用简支梁损伤前后一阶曲率变化率作为识别参数,便可明显确定其多处损伤位置.对相关样本参数进行归一化处理并引入噪声干扰,利用BP人工神经网络进行数值仿真计算,也能对其损伤程度进行有效模拟,验证了BP神经网络也有很强的泛化能力及容错能力.     

基于单一方向振型变化率的轧辊裂纹判断方法研究

通过建立含裂纹轧辊的三维有限元模型,计算轧辊的固有频率和单方向振型,分析了轧辊裂纹不同位置和深度对轧辊单方向振型变化率的影响规律,为探索通过振型变化率识别轧辊的裂纹损伤提供了基础.     

基于应变模态变化率的弯曲薄板结构损伤研究

以应变模态变化率作为识别参数,以弯曲薄板为研究对象,采用改变单元厚度的方法模拟结构损伤,应用有限元对结构进行模态分析和瞬态分析.模态分析获取板结构应变模态,以对称位置应变模态变化率的改变确定损伤,以改变值的差值大小判断损伤程度;瞬态分析以单元处应变模态变化率突变值,作为损伤定位和损伤程度判断.结果表明:应变模态改变率对于结构的损伤的敏感性强,易于定位.在此基础上给出了通过模态变化率直方图进行损伤识别定位的新方法,与应变模态的损伤识别方法比较表明验证该方法是有效的.     

基于应变模态分析的损伤识别方法研究

针对传统的结构损伤识别指标对结构早期局部损伤不敏感的现状,基于应变模态参数识别技术,研究了一种能识别早期损伤位置和损伤程度的损伤评价指标.该指标是测量结构上一系列关键点的应变,运用应变模态参数识别技术获得应变模态振型,并构造应变模态差这一损伤评价指标,达到了识别结构早期损伤位置和损伤程度的目的.数字仿真和实验结果表明,...     

基于一阶振型的海洋平台二阶段损伤定位方法

海洋平台等大型复杂结构其高阶模态难以激起和测试,甚至只能识别出一阶模态振型和前几个低阶模态频率,因此,利用少量低价模态进行损伤诊断显得尤为重要。本文提出了仅利用一阶模态振型对海洋平台进行损伤位置诊断的二阶段法：先利用模态曲率变化率确定损伤的大体位置,再利用一阶模态应变能分别确定主导管和撑杆是否损伤及其位置。最后通过一个三腿导管架海洋平台有限元数值模型验证了该方法的可行性和有效性。研究发现,本文提出的方法具有较好的识别精度,具有一定的适用性。     

大跨斜拉桥拉索断裂的损伤诊断研究

根据大跨斜拉桥拉索的特点,提出用模糊模式识别理论对大跨斜拉桥的拉索进行损伤诊断。在损伤识别过程中,分析了拉索损伤位置和损伤程度对结构自振频率的影响,以结构损伤和完好状况下的自振频率归一化的频率差作为损伤标识量,以此建立拉索损伤的模糊模式识别子集,再利用模糊模式识别方法对拉索损伤位置和程度进行识别。为了证明该方法的可行性,对天兴洲大跨斜拉桥结构模型进行了数值仿真,并考虑了噪声的影响,结果表明该方法能够有效地识别拉索损伤。     

组合优化在结构多位置损伤识别中的应用

提出了应用于板结构多位置损伤诊断的组合优化方法。证明了多位置损伤状态下的振型变化具有可叠加性,引入了结构的一阶振型变化率作为结构的损伤诊断标识量并证明了具有可叠加的性质,最后提出应用组合优化方法求解板结构多位置损伤诊断问题。四边固支矩形板的多位置损伤诊断的算例证明了该方法是有效可行的,它不仅可以准确的完成板结构的损伤诊断,并且可以简化整个损伤诊断的过程。     

剪切型框架模态参数的损伤敏感性分析

探讨了剪切型框架结构模态参数对损伤的敏感性,有助于进行进一步的结构损伤识别。从结构的固有振动方程出发,根据剪切型框架结构刚度矩阵特性,导出了结构固有频率、振型和振型斜率的敏感性系数表达式。对一个10层剪切型框架结构的数值分析表明,对于绝对敏感性系数,高阶模态参数比低阶模态参数对损伤敏感;对于相对敏感性系数,同一阶频率对不同处损伤的敏感性及不同阶频率对同一处损伤的敏感性均不相同;振型和振型斜率相对敏感性系数的最大值一般发生在最靠近振型节点的自由度处和振型斜率绝对值最小处,不能反映结构的损伤位置信息。     

等效剪切刚度的框架结构损伤识别方法

为研究有别于现有侧重于研究结构具体构件(梁、柱及支撑等)的建筑结构损伤识别方法,提出应直接从整体开展框架结构损伤识别方法.将框架结构转换成"等效剪切型"结构,数值分析表明,结构具体构件出现损伤(即刚度发生退化)时,会引起受影响层的等效剪切刚度发生变化,因此,可以采用层等效剪切刚度变化率与层抗侧刚度作为指标来进行结构损伤定位与损伤程度评定.通过大量的框架结构数值模拟计算,归纳出了一套能将损伤定位到结构层及从整体来评定结构损伤程度的方法.     

基于灵敏度分析的弧门主框架多损伤检测方法

以频率作为弧形闸门主框架结构多损伤识别的主要动力参数,基于灵敏度分析方法,建立结构损伤位置及程度与结构多阶固有频率的关系矩阵,并根据此矩阵和实测频率的变化情况反解出结构的损伤位置与程度。为了反映结构不同位置的损伤对频率的影响,同时减小方程的未知量个数,给出了弧门主框架频率与损伤位置和程度的灵敏度关系图。计算结果表明：基于灵敏度分析的结构多损伤检测方法可识别弧形闸门主框架多位置发生损伤的情况,可为水工结构动力检测与损伤评估提供技术参考。     

结构损伤识别的改进曲率模态方法

结构损伤识别是结构健康监测和结构状态评估的主要前提之一。尽早了解结构的损伤状况和损伤位置有助于提高结构的预期可靠性和安全性,同时降低了结构的维修费用。论文主要研究了如何采用改进的曲率模态方法识别结构的损伤以提高识别精度。基于曲率模态对结构局部损伤比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,论文提出了一种以结构的曲率模态为基础,综合考虑频率变化的改进曲率模态识别结构损伤位置的方法。最后用一数值模拟的简支混凝土梁对该方法与曲率模态方法进行了对比验证。结果表明,改进的曲率模态方法能够更精确地识别出结构的损伤位置。     

基于单元应变能变化率的两步法识别网壳结构损伤的研究

在传感器优化布置的基础上通过两阶段识别方法对网架结构的损伤进行识别.根据传感器优化布置的结果确定第一步要测得节点,通过MATLAB中的小波工具箱以单元应变能变化率为损伤指标进行小波分析,确定第二步要测得节点.第二步在缩小了的范围内以单元节点应变能变化率确定结构的损伤位置.结果显示,该两步法识别网架结构损伤可行.     

框架结构损伤识别的试验研究

结构损伤识别是开发结构安全监测系统中的一个重要课题。由于结构频率测试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。根据模态频率的灵敏度分析,本文提出了一种基于结构损伤前后频率变化测量的损伤参数识别方法,用于确定结构的损伤位置和损伤程度。多种工况的框架结构模型的损伤试验结果表明:对于层间剪切结构,通过结构频率变化率法可以确定结构的损伤位置和损伤程度。     

空间单层网壳结构损伤杆件位置识别试验

为解决空间钢结构震后常发生杆件损伤的位置识别问题,设计一个单层网壳结构试验模型,切断单个杆件模拟实际结构的杆件损伤,对该损伤杆件进行位置识别研究.首先,根据空间钢结构自由度多,模态密集等特点,基于小波包能量分析法处理频率密集信号的优势,应用单层钢网壳结构损伤前后两个监测阶段的加速度响应数据,建立抗噪性能和灵敏性较好的损伤杆件位置识别指标向量.再应用有限元软件ANSYS建立17组不同位置杆件损伤的数值分析模型,分别获得17组有限元模型损伤前后的加速度响应数据,通过小波包分析处理后将其损伤指标向量作为损伤识别样本库,再将具有单个杆件损伤试验结构的加速度响应数据处理后得到的损伤识别指标向量与损伤样本库中各杆件损伤位置的指标向量进行聚类分析,识别出实际结构杆件有可能的损伤位置.该方法能够快速识别出实际结构中损伤杆件可能损伤的区域位置,试验结果也验证了方法的可行性和有效性,为后续工程应用研究提供了理论和试验支持.     

基于点谱相关函数的悬臂结构损伤识别

针对悬臂结构,提出基于点谱相关函数的损伤识别柔度法。该方法依据结构动力特征方程和悬臂结构的特点,利用柔度矩阵元素作为过渡,得到了结构模态参数与杆件物理参数之间的对应关系等式,讨论并提出利用结构自由振动信号的winger-ville点谱相关函数平方根值代替结构模态参数的方法,建立了点谱相关函数平方根值与刚度损伤系数的方程,通过求解方程组就能识别出结构单个或多个损伤的位置和程度。该方法物理意义明确,突卸荷载激励容易实现,且只需一次测量,无需损伤前后对比测试,有利于工程应用。最后通过两个数值算例,验证了所提方法的有效性。