重型工業(yè)廠房健康監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、重型工業(yè)建筑的安全可靠運(yùn)行對國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重大影響使得對重型工業(yè)建筑進(jìn)行健康監(jiān)測具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義，本文以重型工業(yè)建筑的健康監(jiān)測為背景，對所涉及的一系列內(nèi)容進(jìn)行了研究，主要工作如下： 1、傳感元件的選擇。闡述了對結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)測試時(shí)選擇傳感器需要考慮的因素，包括待測變量及其屬性、測量的精度要求和測量所處的環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)因素等；分析了傳感器本身的特性；并最終選取壓電傳感器作為對重型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房進(jìn)行健康監(jiān)測的傳感元件。

2、 2、振動(dòng)數(shù)據(jù)采集和處理方法的研究。本文提出了在實(shí)用中很有效的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，包括信號加窗濾波、數(shù)據(jù)平均去噪、數(shù)據(jù)的初始項(xiàng)，直流項(xiàng)，趨勢項(xiàng)的消除等各方面；提出在頻域內(nèi)進(jìn)行加速度到位移的計(jì)算，給出了該方法的原理及計(jì)算流程，并用一實(shí)例證明了在頻域積分計(jì)算位移的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于時(shí)域積分計(jì)算位移的精度。 3、結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的識別。重點(diǎn)闡述了頻域峰值法識別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的原理及程序?qū)崿F(xiàn)方法；以Visual Basic.net作為開發(fā)平臺，與課

3、題組成員合作開發(fā)了結(jié)構(gòu)振動(dòng)測試分析系統(tǒng)(SVSA)；介紹了該系統(tǒng)的功能；將該系統(tǒng)用于對一個(gè)七層鋼結(jié)構(gòu)房屋的實(shí)測數(shù)據(jù)的分析，通過將該系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)識別結(jié)果與Matlab分析相同數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了所開發(fā)系統(tǒng)(SVSA)的精度可以滿足工程分析的要求。 4、結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究。提出了改進(jìn)模態(tài)應(yīng)變能法識別結(jié)構(gòu)損傷，該方法根據(jù)重鋼廠房三維空間受力的特征，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的模態(tài)應(yīng)變能分解為拉壓應(yīng)變能、繞構(gòu)件強(qiáng)軸、弱軸的彎剪應(yīng)變能三部分，定

4、義了拉壓應(yīng)變能損傷指標(biāo)，構(gòu)件繞強(qiáng)軸的彎剪應(yīng)變能損傷指標(biāo)和構(gòu)件繞弱軸的彎剪應(yīng)變能損傷指標(biāo)，綜合這三個(gè)指標(biāo)對結(jié)構(gòu)的損傷位置進(jìn)行識別。該方法的優(yōu)勢在于對構(gòu)件單元模態(tài)應(yīng)變能的分解，可以與三維結(jié)構(gòu)單元的三維受力狀態(tài)以及三維空間布置相對應(yīng)，據(jù)此對各應(yīng)變能損傷指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致分析，可以更為準(zhǔn)確有效地確定三維結(jié)構(gòu)受損單元的位置。通過對一重鋼廠房數(shù)值算例多個(gè)損傷工況的良好識別對該方法進(jìn)行了驗(yàn)證。 5、重型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房安全評估實(shí)例研究。結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，側(cè)

5、向位移等物理量會引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化，分析這些物理量的變化對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響也可以達(dá)到對結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評估的目的，通過一個(gè)實(shí)際重鋼廠房的例子說明了分析方法和分析過程。 6、無線傳感器的開發(fā)與性能測試。參與開發(fā)了適用于土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的無線傳感系統(tǒng)，并對其性能進(jìn)行初步測試：分析對比了用所開發(fā)的無線傳感器和有線傳感器對同一建筑進(jìn)行單點(diǎn)測試的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二者的頻譜對應(yīng)較好，表明該無線系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換和輸出達(dá)到了替代有線系統(tǒng)的要求；分析了自開