桁架结构早期损伤识别的模态倍差耦合仿真研究

在本文中,通过建立桁架有限元模型,随机抽取几个杆件,以降低其刚度的方式来模拟早期损伤(即小损伤);对损伤前后的桁架分别进行模态分析,并提取其模态振型数据,利用Matlab软件对损伤前后的模态振型数据进行放大、减差处理,通过倍差图判断损伤节点,从而找到损伤位置。这里对40个节点的前五阶振型进行了分析。     

基于加速模态差值法的桁架结构早期损伤识别研究

针对起重机械的桁架结构,分析了损伤的严重后果,提出了用加速模态差值法识别早期损伤.首先建立有限元模型,随机选取一根杆件,通过降低其刚度来模拟早期损伤;然后对未损桁架和损伤桁架分别进行模态分析,并提取两者的模态振型数据,通过计算机处理得到损伤前后的加速模态振型,然后进行对比分析,找出加速模态振型变化最大的节点,即为损伤节点,进而找到损伤杆件.实例分析表明,提出的方法合理可行.     

利用单元模态应变能法的地下杠架结构损伤诊断

基于地下框架结构损伤前后动力特性的分析,证明了模态应变能变化对单元损伤的敏感性.选择单元模态应变能变化率作为人防结构损伤诊断的标识量,证明了多位置损伤状态下产生的单元模态应变能变化率是单位置损伤状态的叠加,并提出了应用组合优化求解结构多位置损伤诊断的方法.以一典型的人防工程为算例,通过对其在不同损伤情况下计算结果的分析和讨论,说明所提出方法是有效可行的,它不仅可以准确完成人防结构的损伤诊断,并且简化了损伤诊断过程.     

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。     

输入未知条件下框架结构的损伤诊断研究

提出将结构健康监测技术用于输入未知条件下识别结构损伤，确定结构损伤位置和损伤程度。该方法首先利用自然激励技术(NExT)结合特征系统实现算法(ERA)，从结构的动力响应信号中得到结构的模态参数(频率和振型)，然后利用所识别结构损伤前后的模态参数来计算结构单元损伤诊断指标值，用以确定结构的损伤位置和损伤程度。为了验证损伤诊断方法的可行性，将该方法运用于平面框架结构。算例结果表明，该方法能够精确定位出框架结构的损伤位置，并判断出构件的损伤程度，具有实际应用价值。     

用摄动方法进行受损悬臂梁的模态分析

将结构的裂纹损伤用δ函数进行表达，建立了损伤条件下悬臂梁的自由振动方程。利用一阶摄动方法给出了摄动项的一般表达式，并结合δ函数的性质，获得了受损悬臂梁的特征值和模态振型的解析表达式。以一个受损悬臂梁为数值算例，计算了不同损伤条件下其模态参数的变化。分析了损伤条件对模态参数的影响，为利用动力学特性对悬臂梁的损伤监控和检测提供了理论依据。     

基于应变模态的振动筛上横梁疲劳损伤分析

基于模态理论建立了振动筛位移和应变模态参数识别模型,仿真分析了振动筛上横梁产生疲劳损伤裂纹时位移和应变模态参数的变化。分析结果表明上横梁产生疲劳裂纹后的模态频率和位移振型较疲劳损伤前均无显著变化,而应变模态振型在疲劳裂纹处发生了显著的突变,其中弯曲应变模态较扭转应变模态对疲劳损伤裂纹更敏感。以振动筛上横梁产生疲劳损伤裂纹前、后的应变模态变化率为指标判定疲劳损伤程度,由损伤程度即可确定上横梁疲劳裂纹尺寸,进而可由Paris公式的积分形式计算振动筛上横梁的疲劳剩余寿命。基于应变模态变化预测振动筛上横梁的疲劳损伤程度和疲劳剩余寿命,将有助于对其进行动态优化设计,从而提高振动筛的使用寿命。     

基于应变模态的振动筛横梁损伤诊断及疲劳剩余寿命预测研究

基于模态理论对振动筛横梁进行了位移和应变模态分析,结果表明横梁损伤前、后同阶模态频率的相对偏差较小,位移模态振型亦无明显突变,而应变模态振型在横梁损伤后产生了突变峰值。据此构建了应变模态变化率作为横梁损伤诊断指标,分析结果表明应变模态变化率随横梁损伤程度的增加而增大,然后用最小二乘法拟合了二者的对应关系。由横梁的损伤程度可确定横梁初始疲劳裂纹尺寸,进而可由Paris公式预测振动筛横梁的疲劳裂纹扩展剩余寿命。应变模态变化率作为损伤诊断指标具有敏感、可靠的优点,可以较好地确定横梁损伤位置和损伤程度。对振动筛横梁的裂纹扩展剩余寿命的预测,可为横梁的预报维修提供参考,以保证振动筛的安全可靠运行。     

基于应变模态的液压卡箍松动识别与定位

针对液压管路卡箍松动故障,提出一种基于应变模态变化的卡箍松动识别与定位方法。利用有限元仿真对卡箍在正常安装与松动情况下管道固有频率及应变模态进行分析,并设计基于光纤光栅的应变模态实验测量系统,获取卡箍松动前后的固有频率与应变模态振型并分析其变化规律。结果表明:卡箍松动导致固有频率下降,低阶应变模态振型发生变化,且松动位置附近变化最为显著。根据固有频率与实验应变模态振型的变化可对卡箍松动故障进行识别与定位。     

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.     

桥梁结构损伤的振动模态检测

首先介绍了桥梁结构损伤检测的振动模态方法的原理及其４ 个要素。总结了用模态参数（固有频率、阻尼比及位移振型）进行损伤检测评估的困难,进而阐述应变模态测量的原理及其用于桥梁结构损伤检测时,相对于位移模态的优势。由于应变模态方法应用于实桥检测受到传统应变测量手段的制约,本文最后提出了一种通过相邻点振动位移的测量,推估桥梁在动载作用下的应力状态,进行实桥损伤检测的途径,并推荐一种新型低频高灵敏度传感器作为位移测量用传感器。     

基于应变指标的微弱损伤识别的实验方法

针对位移指标对微弱损伤不敏感的特点,研究了基于应变模态的损伤识别方法。该指标从应变模态参数识别着手,获得低阶应变模态振型,构造应变模态差,达到了结构微弱损伤的识别目的。通过与位移指标对比,实验表明该指标能通过应变模态振型和应变模态差准确识别微弱损伤的位置和损伤的程度。     

基于应变模态的模态应变能损伤识别方法

传统模态应变能计算需要完备模态振型信息,而模态振型信息中存在转角自由度难以准确获取的问题,为解决该问题,开展基于应变模态的模态应变能损伤识别研究,实现了结构损伤的定量识别。首先,通过基于应变与位移之间的联系,推导出应变模态与位移模态之间的转换矩阵;其次,利用应变模态代替位移模态计算单元模态应变能,建立基于灵敏度分析的损伤识别方程组;最后,根据奇异值截断法求解该方程组识别结构损伤。以一两端固支梁结构为对象,开展数值仿真和实验研究。结果表明,该方法可以有效识别出结构的损伤位置和损伤程度,相对于基于振型扩充的模态应变能损伤识别方法,具有更好精度和抗噪性能。     

连续小波变换在梁结构损伤诊断中的应用研究

为了检测出梁中的裂缝或因刚度降低引起的损伤,对有损伤简支梁的振型曲线进行连续小波变换．从小波系数出现模极大值有效地识别损伤的存在以及裂缝位置和刚度下降段的位置。基本振型是用小波变换识别裂缝的最佳振型．用损伤位置处振幅较大的振型曲线来识别最清楚,对有噪声影响的振型曲线同样可以用本文方法进行识别。通过分析和计算获得满意结果．在梁结构损伤诊断中具有较高的应用价值。     

PolyMAX法在自升式平台模型损伤检测中的应用

对某自升式海洋平台模型进行了脉冲锤击法试验模态研究.采用移动力锤法对自升式海洋平台模型无损伤和有损伤两种工况进行振动测试,对振动数据采用PolyMAX法进行模态分析,研究了两种工况下的结构动态特性.试验分析结果表明,PolyMAX方法在自升式海洋平台模型损伤检测中,不仅能够获得清晰的稳态图,还可以有效识别结构模态频率、模态振型;根据平台模型损伤前后的模态参数可知,平台模型损伤后X,Y方向的一阶频率均有明显降低,尤其是损伤处模态振型变化更为明显.该特征为自升式海洋平台损伤检测提供了一个依据.     

大型压裂泵车车架实验应变模态分析方法研究

为解决某大型压裂泵车作业过程中存在的振动异常现象问题,将应变响应的随机状态空间模态识别技术应用到整车振动分析中。开展了实验应变模态分析,建立了振动应变响应与车架振动特性之间的联系,提出了消除整车振动剧烈的方法。以泵车压裂作业下三缸泵振动为激振源,进行了该大型压裂泵车车架振动试验,得到了车架在实际约束下的前六阶模态频率。研究结果表明:利用应变响应的随机子空间法可以较好地识别出约束状态下车架的固有频率;车架在实际约束状态下低阶固有频率在1.79 Hz~32.1 Hz之间,该频率与三缸泵激振频率存在重合区,是引起整车振动异常的主要原因。     

基于VMD-HHT边际谱的水工结构损伤诊断

为了准确识别水工结构的损伤,提出一种变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)和Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)边际谱相结合的水工结构损伤诊断方法。首先,采用联合的小波阈值和经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)降噪方法对原始信号进行降噪,减小环境噪声对结构损伤特征信息的干扰;其次,运用方差贡献率数据融合算法对降噪后各测点信号进行动态融合,提取结构完整的振动特性信息;然后,采用VMD方法将动态融合信号分解为一系列固态模量(intrinsic mode function,简称IMF),对各IMF分量进行Hilbert变换,求出融合信号的边际谱;最后,在VMD边际谱的基础上提取一种新的损伤特征向量-损伤灵敏指数,将其与马氏距离相结合对水工结构的损伤类型进行分类,并将该方法应用于悬臂梁模型试验。结果表明:该方法能够有效提取水工结构的损伤特性,准确识别水工结构的损伤和运行状态,为水工结构的安全运行提供了基础。     

半挂车车架强度分析

存应用UG软件建立车架的二维模型的基础之上,根据有限元原理使用NXNASTRAN软件对半挂车车架进行强度分析。通过对车架的静态分析,得出静载荷作用下车架的应力和应变集中区,车架的静强度和刚度均满足使用要求。对车架进行模态分析得出车架的各阶固有频率及振型,比较车架受到的外部激振频率,避免产生共振,造成车架被损坏的危险。     

基于贝叶斯思想的框架结构损伤检测方法研究* .txt

摘要：基于单自由度体系的统计矩理论，以位移四阶矩和加速度八阶矩为损伤指标，使用贝叶斯思想和Gibbs抽样相结合方法，提出一种框架结构损伤检测新方法。以理论分析为基础选取3种典型损伤指标，在信噪比40及30 dB环境噪音的不同损伤工况下，使用贝叶斯思想和Gibbs抽样相结合方法，对某12层标准框架数值模型的不同损伤指标进行了损伤识别效果的对比研究，并在此基础上与其他相似检测方法进行对比分析，发现使用贝叶斯思想和Gibbs抽样相结合的新方法，提出的损伤指标更适合框架结构损伤检测，与标准结果偏差均在5%以内。进一步分析12层标准框架振动台试验数据，选取3个典型振动工况中所有梁柱单元及前20个振动工况累积下的典型梁柱单元分别进行损伤检测，结果表明，所提方法避免了多次采样进行贝叶斯分析的局限性，且一定程度上能反映各损伤单元随振动台试验工况累积而表现出来的损伤程度变化，有助于推动所提方法在框架结构损伤检测中的实际应用。 .txt     

刚架拱桥病害与损伤识别的动力学研究

从动力学角度研究刚架拱桥典型病害的机理与损伤识别方法,对多座有病害的刚架拱桥进行了振动测试与分析。利用基于环境激励的模态试验技术和振动响应分析获取了刚架拱桥的实际模态参数和主要振动形式。在此基础上通过有限元分析探讨刚架拱桥的动力特性参数和结构损伤之间的关系,提取了对损伤敏感的动力特征参数。研究结果表明:桥面扭转振动是造成桥面裂缝的主要因素之一;桥面一阶扭转振型的频率对横向联系体系的刚度变化非常敏感,可以作为反映结构损伤程度的特征参数。