结构损伤识别的参数反演方法研究

研究了未知输入条件下非线性参数系统的识别问题,通过引入广义逆,直接得出系统参数的极小范数最小二乘解,改进了全量补偿算法,提高了计算效率,使未知输入条件下系统参数反演理论进一步完善。该方法不仅能识别损伤程度,而且能确定损伤位置,思路清晰,易于编程。数值算例验证了该方法的参数识别精度,具有广泛的工程应用背景。     

基于正则化遗传算法的结构损伤识别

针对结构参数反演问题中存在的强不适定性,提出了一种基于响应面的正则化遗传算法。在识别结构损伤时,将结构单元刚度折减作为损伤指示量,以结构模型的模态参数与真实结构的模态参数尽可能接近为优化目标,采用遗传算法进行反演计算。优化求解过程中,响应面方法的引入极大地降低了结构模态参数的计算量;而目标函数中正则化项的引入则起到了抑制测量信号噪声干扰、提高识别算法鲁棒性的作用。梁式结构的损伤识别数值算例表明本文提出的损伤识别方法简明、有效。更多还原     

基于柔度曲率矩阵的结构损伤识别法

基于损伤结构模态的柔度矩阵,应用差分方法计算柔度曲率矩阵,从中找到各列最大值,作为检测结构损伤指(?)的新方法.该方法无需原始结构的信息,只需损伤结构少数低阶的模态参数就可以进行悬臂梁、固端梁、简支梁以及连续梁等多种结构形式的损伤识别,既能识别单个损伤的存在,也能识别多个损伤的位置,该方法定位准确、适用面广、识别精度高、能定性反映损伤程度.     

基于有限元法的结构损伤同伦延拓识别法

在对工程结构损伤识别问题进行研究的基础上，提出了基于有限元方法和同伦延拓法的损伤识别方法，并采用该方法对损伤简支梁进行了损伤程度的识别。数值实验结果表明该方法对初始值敏感度低、收敛性好，特别是对多处损伤具有很好的识别结果。     

结构损伤识别的柔度曲率法

提出了结构损伤识别的柔度曲率法,该方法不需要原结构的模态参数,只需利用损伤结构柔度的曲率就可以识别结构的损伤位置。数值例子表明,柔度曲率法仅需要低阶模态信息即可获得很好的识别精度。     

基于振型数据的框架结构损伤评估

近年来对结构的损伤评估多局限于小型结构,并强调利用结构损伤前后较高阶的模态数据。本文将结构的损伤评估分为定位和定量两个独立的过程,基于结构损伤后的振型数据,实现了对一平面框架结构的精度损伤评估。数值模拟结果表明,本方法对大中型结构的损伤评估具有重要的现实意义。     

一种基于小波的结构损伤识别方法研究

各类复杂结构在其服役期内,由于受到设计荷载以及各种其它突发因素的作用,使结构发生损伤,从而威胁整个结构的安全。为了保证结构的安全和减少结构的维护成本,采取有效方法对现役的工程结构进行损伤识别工作就显得尤为必要和迫切。本文通过小波变换方法提取模拟响应信号的模态频率,以达到对结构进行损伤识别的目的。模拟结果显示,基于小波变换的结构损伤识别方法将信号变换到时间—频率空间域上,较以往仅在时间或频率域识别方法更能准确地识别结构的模态频率。     

基于模态参数的结构损伤识别应用综述

通过对损伤识别领域常用的模态参数如频率、振型、模态曲率、模态应变能、里兹向量及阻尼比进行了分析比较,总结了各参数的优缺点;其次对损伤识别相关算法如模式识别及智能算法工具进行了介绍,概括了两类工具的应用现状.随后针对损伤识别过程中存在的环境因素干扰(包括温度变化影响及外界振动噪声)进行了讨论,论述了环境因素对损伤识别的负...     

基于曲率模态变化率指标的结构损伤识别

损伤指标的敏感性对结构损伤识别有着重要价值。本文通过数值仿真,指出曲率模态对于结构损伤敏感性上的不足,从而提出新的损伤指标即曲率模态变化率指标。仿真分析结果表明,曲率模态变化率比曲率模态更为敏感,而且对于模态节点和支座处节点损伤具有较高的敏感性。     

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。     

基于特征解统计特性的桥梁损伤识别

提出了一种用灵敏度矩阵识别桥梁损伤的方法。该方法在求取模态参数对结构物理参数灵敏度矩阵时采用基于振动分析的矩阵摄动理论,避免了求解过程中的偏微分计算,因此更容易形成结构灵敏度矩阵。为了评定此桥梁损伤识别方法的稳定性,在模态参数带有一定的随机误差的情况下,分析了这种桥梁损伤识别方法的结构物理参数的统计特性。最后以一简支钢筋混凝土桥梁为例,证明了该方法的有效性、实用性和稳定性。     

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。     

基于刚度矩阵的桥梁损伤识别研究

结构损伤本质上是结构局部刚度和质量的改变,反映在结构动力特性上是模态参数的变化.针对桥梁损伤往往只是局部刚度改变的情况,提出一种基于结构及其子结构的刚度矩阵,利用固有频率和振型确定子结构刚度矩阵的改变程度,以及改变了刚度矩阵的子结构的位置,来判断桥梁损伤的位置及其程度的结构损伤识别方法.从识别结果看,该方法能对桥梁结构的损伤位置及其程度做出准确的识别.,     

基于轴向振型差变化率的空间刚架结构损伤研究

通过结构动态特性参数对损伤位置和损伤程度的敏感性分析,提出以轴向振型差变化率为标示量的空间刚架损伤识别方法。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,选取轴向振型差变化率作为损伤标示量进行结构损伤识别。结果表明：一阶轴向振型差变化率不但能很好地对单一或多个损伤的损伤位置进行识别,而且可以初步识别损伤程度。将此方法应用到实验刚架模型中,实现了对刚架损伤位置的识别。轴向振型差变化率具有敏感性高、回避空间振动方向性、减少工作量等优点,是一种较理想的空间刚架损伤标示量。     

基于跨模型模态应变能指标的网架结构损伤定位

提出新的模态应变能指标来定位具有较大识别规模的网架结构损伤. 所提指标不仅改进了表达式,还引入了跨模型模态应变能的概念. 与传统模态应变能仅利用损伤结构的模态振型不同,跨模型模态应变能同时利用未损结构和损伤结构的模态振型. 定性分析与蒙特卡洛分析均表明,与传统模态应变能相比,跨模型模态应变能受测量误差的影响较小. 针对某392杆网架结构的数值分析表明,指标表达式的改进对所提指标抗噪性能的提升起主要作用,而跨模型模态应变能的引入有利于进一步改善所提指标的鲁棒性. 所提指标比传统指标具有更强的抗噪能力,更适用于具有较大识别规模的网架结构损伤定位;选取较多的模态参与计算有利于增强所提指标的抗噪能力.     

神经网络在框架结构损伤诊断中的应用研究

应用人工神经网络技术,采用分步诊断的方法,提出了反映结构损伤位置和程度的健康诊断方法。文中通过模态分析得到基于固有频率和位移模态的网络输入特征参数,分别利用概率神经网络和BP网络对结构损伤的位置和程度进行识别,结果显示该分步诊断的方法能够对结构的损伤正确识别。     

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。     

基于数字图像相关的古建筑彩绘梁损伤识别方法

针对传统损伤识别需布设接触式传感器而不利于古建筑木结构保护的问题,利用古建筑自身彩绘图案探索基于数字图像相关原理(DIC)的非接触式损伤识别方法。通过数码相机拍摄古建筑彩绘木梁振动时序图片,采用整、亚像素位移搜索算法解算木梁上各点的位移响应时程,利用傅里叶变换得到幅频、相频曲线,进而通过幅频幅值和相频相位角提取木梁的工作模态;利用DIC方法可获取沿梁长方向所有像素模态信息的优势,引入振型转角模态、曲率模态作为损伤特征指标进行损伤识别。数值算例和彩绘简支梁实验结果表明,采用DIC方法获得的工作模态能准确识别木梁的损伤部位和损伤程度的相对大小,为古建筑木结构预防性保护提供了新技术手段。