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。     

网壳结构模态局部化现象的试验检验

通过一个凯维特型单层球面网壳结构的缩尺模型试验,对网壳结构的模态局部化现象进行研究.定义了模态局部化现象的定量描述指标,试验中通过附加节点质量和削弱杆件截面构造结构物理参数发生改变的工况,采用准确度高的试验模态分析法对各工况下的结构进行模态测试,随机测取了3个结构模态,对各种工况下这3个结构模态的振型变化和局部化情况进行了分析.结果表明,网壳结构物理参数的小量变化可能引起某些结构振型发生比较明显的变化和局部化,在进行网壳结构的抗震计算和损伤识别时有必要考虑模态局部化的影响.     

接头连接刚度对桁架索网结构动力学特性的影响

为研究桁架索网结构中接头连接的不同建模方式对该结构动力学特性的影响,对一个桁架索网结构进行了建模仿真,将模型中杆件与接头的连接分别处理为绑定接触和转动副,并进行了静力分析和模态分析。对两种处理方式下模型的仿真结果进行对比发现,二者静变形和模态振型保持一致,在转动副处理方式下,初始应力随转动副刚度增大而变小,固有频率随转动副刚度增大而变大,且转动副处理方式下模型的固有频率均小于绑定接触处理方式下模型的固有频率。     

基于ANSYS的六缸柴油机曲轴的模态分析

通过对一种六缸柴油机曲轴进行模态分析,求出了曲轴在磨削工况下的前9阶模态的固有频率和振型.首先对曲轴进行简化,利用UG建立三维模型;然后导入ANSYS中进行有限元网格划分;最后对曲轴进行模态分析,得出曲轴的固有频率和振型,为进行曲轴在磨削工况下的动态响应分析打下了基础.     

应变模态振型获取的一种简便方法

根据应变模态分析原理,定义了一个新的应变模态振型系数,提出了基于应变响应获取结构应变模态振型的一种简便方法,并通过简支梁实验进行了验证。研究结果表明,采用该方法无需测量位移模态,仅需采用单点激励,用电阻应变计测量结构上各测点的应变响应信息,即可获得被测结构应变模态振型,大大简化了应变模态在工程结构损伤识别中的实验检测分析过程。     

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。     

空间遥感器支撑桁架的模态计算与试验

为保证空间遥感器成功发射,采用有限元法计算了主要承受动力学载荷支撑桁架的模态特性,用锤击法对支撑桁架实物进行了模态测试。对计算结果与试验结果的模态频率进行了对比,用视觉比较、模态置信准则等方法进行了模态振型相关性分析。结果表明,桁架结构的一阶频率为154 Hz,满足了一阶频率＞140 Hz的设计要求;桁架结构的有限元模型平均频率计算误差＜10%,局部存在与试验结果相关性＜0.5的振型,需要进一步的修正,才能满足后续工程的应用要求。     

应变模态在框架结构节点损伤诊断中的应用研究

通过对某7层钢制框架结构节点损伤的数值模拟和模型试验，利用应变模态在结构损伤前后的相对变化进行框架结构节点损伤的诊断。结果表明，一阶应变振型对损伤及其位置敏感，高阶应变振型节点的存在使得依据高阶应变模态进行损伤诊断时容易造成误判。因此，利用一阶应变振型在损伤前后的相对变化可以对框架结构节点的损伤进行诊断。     

基于模态柔度与有限元模型修正的海洋平台结构损伤识别研究

结构模态特征的改变直接揭示了结构的损伤,基于模态柔度较频率、振型对结构损伤的识别更为敏感的特点,文中提出了一种基于模态柔度和有限元模型修正相结合的结构损伤识别方法.文中以某海上导管架平台为例,在设定的3个损伤样本下建立了导管架21-DOF测试模型,获得该模型低阶结构模态参数,通过模态柔度差的方法进行结构损伤层定位;然后通过21-DOF测试模型与2454-DOF导管架有限元模型的自由度匹配,采用贝叶斯的有限元模型修正方法,对某导管架结构损伤层中具体损伤杆件的损伤程度、损伤位置进行识别.其识别结果与原设定的3个损伤样本基本一致,表明了该方法的正确性和有效性,可应用于海上导管架结构损伤检测与评价.     

车载式施药机桁架有限元分析

通过对现有6m宽两折叠桁架的节点、杆件尺寸及整体结构进行分析,运用经验设计方法设计了一架12m宽四折叠车载式施药机桁架.采用CAD技术对桁架进行结构设计,利用三维建模软件对设计好的桁架结构进行实体建模,然后通过三维建模软件与ANSYS软件数据转换接口,将建好的模型导入ANSYS中,利用ANSYS技术对经验设计的桁架结构进行有限元静力分析.由分析结果可知,经验设计存在很多不合理之处,而通过ANSYS分析可以节省设计材料,加强桁架结构的刚度和强度,合理的选择尺寸、布置结构的节点,对经验设计的不合理之处进行了改进.     

基于振型多分辨复杂度谱的板结构损伤检测

针对目前基于振型的结构损伤检测方法普遍存在抗噪能力弱、对弱小损伤不敏感等不足,开展了克服这些缺陷的板类结构损伤识别研究。鉴于结构振型中噪声、趋势和损伤信息具有不同的尺度分布特性,基于二维高斯小波变换,提出多尺度振型空间概念,使振型的各成分信息得以独立表达,以凸显损伤信息。通过定义点态复杂度指标,借助滑动窗口法,在多尺度振型空间上形成多分辨复杂度谱。多分辨复杂度谱可使损伤进一步显现,能描述损伤的位置、大小及形状,并能反应损伤程度,实现了在噪声条件下对板类结构轻微损伤的准确表征。基于一实际工程闸门的数值模拟和两个模型试验,验证了所提方法的正确性和有效性。     

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。     

Matrix of the covariance of covariance of acceleration responses for damage detection from ambient vibration measurements

A new matrix on the covariance of covariance is formed from the auto/cross-correlation function of acceleration responses of a structure under white noise ambient excitation. The components of the covariance matrix are proved to be function of the modal parameters (modal frequency, mode shape, and damping parameter) of the structure. Information from all the vibration modes of the structure limited by the sampling frequency contributes to these components. The formulated covariance matrix contains more information on the vibration modes of the structure that cannot be obtained by the general methods for extracting modal parameters. When the component of the covariance matrix is used for damage detection, it is found more sensitive to local stiffness reduction than the first few modal frequencies and mode shapes obtained from ambient excitation. A simply supported 31 bar plane truss structure is studied numerically where a multiple damage scenario with different noise levels is identified with satisfactory results.     

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。     

改进的特征值灵敏度在结构损伤识别中的应用

传统的特征值灵敏度分析中忽略了振型变化的影响,导致特征值灵敏度难以准确地识别出结构损伤。为提高特征值灵敏度的准确性,利用未损伤结构的振型线性表示损伤情况下结构振型的变化,进而改进了特征值灵敏度的理论分析方法。在不同的损伤工况下,计算数值模型改进前后的特征值灵敏度,验证表明改进后的特征值灵敏度具有更高的精度。以孔洞直径和位置均未知的实际结构为研究对象,利用改进后灵敏度方法准确识别了结构损伤的位置和程度,与结构的孔洞直径和位置实测值相吻合,表明了改进后灵敏度方法具有准确实用性,从而弥补了传统特征值灵敏度法在结构损伤识别中的缺陷。     

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.     

基于遗传算法的海洋平台损伤诊断

海洋平台结构在环境因素下可能出现局部破损,提出一种快速诊断结构损伤的损伤探测方法,而遗传算法因其方法简单及较强的鲁棒性成为近年来发展较快的一种全局优化方法。以海洋平台实测的固有频率和振型为诊断依据,将海洋结构的损伤诊断归结为优化问题,采用遗传算法进行优化搜索。考虑到平台结构刚度的方向性,针对测量噪声和海洋平台模态的特点,提出了一种修正的目标函数作为遗传算法进行损伤诊断的适应度函数。数值模拟和物理模型试验结果表明,该方法能够准确地诊断出导管架海洋平台结构的损伤,改进了进化搜索的鲁棒性,提高了海洋平台结构损伤诊断的可靠性。     

混凝土泵车臂架系统振动分析与实验

应用解析法对52m长混凝土泵车的五节臂系统进行振动特性分析。采用拉格朗日第二类方程和假设模态法建立了臂架系统的柔性多体动力学方程,基于建立的柔性模型对臂架系统进行了模态分析,并应用MATLAB软件对模态进行了数值求解,得出了臂架系统的前10阶固有频率及振型,并分析了不同的臂架参数对臂架系统固有频率的影响,最后通过现场测试实验对理论固有频率进行了验证。研究结果为臂架结构的进一步优化及系统振动的控制提供了理论依据。