基于動力特性的梁式結構損傷識別.pdf

1、由于荷載作用、腐蝕效應和材料劣化等諸多不利因素的影響，結構不可避免地會產生損傷累積，抗力逐漸衰減，進而失效或破壞，嚴重者可能造成災難性悲劇。因此，研究便捷而可靠的結構損傷識別技術，科學評估結構的技術狀態(tài)，具有重要的理論意義及工程應用價值。本文以梁結構為研究對象，通過理論分析與數(shù)值模擬計算，深入研究了結構固有頻率變化率與結構損傷之間的內在聯(lián)系，進而實現(xiàn)了結構損傷的有效識別。主要內容和創(chuàng)新點如下：
　?。?）運用結構攝動理論，建立起梁

2、式結構模態(tài)應變能與結構損傷前后對應階固有頻率變化率之間的關系。通過提取反映結構損傷特征的固有頻率變化率比值，構建起表示結構損傷的特征向量和模式向量，利用模式識別技術，實現(xiàn)了梁結構單一損傷的識別；并以單裂紋懸臂梁結構為例，通過數(shù)值模擬和試驗驗證了該方法的有效性。
　　（2）利用結構單元損傷因子、結構模態(tài)應變能及結構對應階固有頻率變化率等信息，構建起結構多損傷識別目標函數(shù)，進而利用有約束的最小二乘法，實現(xiàn)了梁結構多個損傷的識別。在此基

3、礎上，為了提高該方法結構損傷識別結果的精度，從減少結構損傷單元個數(shù)和增加結構頻率信息量出發(fā)，分別提出了有限損傷法和附加質量法。
　　（3）有限損傷法通過建立起只包含少量單元損傷因子的目標函數(shù)，采用最近鄰法作為分類原則，從而實現(xiàn)梁結構多個損傷的識別。懸臂梁算例和懸臂梁兩個裂紋試驗結果表明，該方法在少量固有頻率信息下也能實現(xiàn)結構多個損傷的識別。
　?。?）利用附加質量法，進一步豐富了結構的固有頻率信息，從而構建起原結構和附加質量