基于曲率模態(tài)的梁式結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法的改進(jìn).pdf

1、處于復(fù)雜環(huán)境中的工程結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，由于受各種因素影響不可避免的會(huì)產(chǎn)生不同程度的損傷、開(kāi)裂或者老化，從而埋下隱患，危害到結(jié)構(gòu)本身的安全和人員生命安全以及財(cái)產(chǎn)的損失。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別對(duì)于減少損失具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文首先簡(jiǎn)要的回顧了結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別領(lǐng)域的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀，著重研究了基于振動(dòng)測(cè)試的損傷識(shí)別診斷方法，并根據(jù)研究結(jié)果針對(duì)性的提出了當(dāng)前研究所存在的有關(guān)問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)。本文所完成的主要內(nèi)容和創(chuàng)新如下： 在

2、基于振動(dòng)測(cè)試的損傷識(shí)別診斷方法中，對(duì)動(dòng)力指紋分析損傷識(shí)別原理以及所涉及的主要理論方法進(jìn)行了比較全面的回顧，重點(diǎn)討論了應(yīng)用梁式結(jié)構(gòu)曲率模態(tài)的理論和方法，在此基礎(chǔ)上提出了基于模態(tài)剛度指紋進(jìn)行損傷識(shí)別的新的動(dòng)力指紋。在沒(méi)有原始結(jié)構(gòu)模態(tài)信息的損傷技術(shù)中，模態(tài)剛度指紋具有計(jì)算量小和簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)，且僅需要低階模態(tài)即可獲得良好的識(shí)別效果，可以用于初步的損傷識(shí)別。 本文通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)支梁損傷工況進(jìn)行數(shù)值模擬，利用八種損傷指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比分析，研究了結(jié)

3、構(gòu)單處損傷和多處損傷等工況。由于在結(jié)構(gòu)多處損傷中，損傷單元指標(biāo)值的獨(dú)立性較為重要，對(duì)此問(wèn)題也進(jìn)行了討論。文中的研究結(jié)果表明，模態(tài)剛度指紋識(shí)別效果良好。在環(huán)境噪聲工況下，通過(guò)數(shù)值模擬，分析對(duì)比了三種無(wú)需損傷前模態(tài)信息的損傷指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)利用位移模態(tài)獲取曲率模態(tài)和柔度曲率進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別，即位移模態(tài)中含有5％的隨機(jī)誤差：采用上述指標(biāo)很難把損傷位置識(shí)別出來(lái)。對(duì)于模態(tài)剛度指紋，在損傷很小時(shí)，可能會(huì)濾掉部分非損傷單元，識(shí)別效果比較差；但是當(dāng)損傷程度

4、比較大時(shí)，則可以應(yīng)用于初步的損傷識(shí)別。 文中對(duì)工字鋼梁的損傷情況進(jìn)行了試驗(yàn)研究，討論了測(cè)量數(shù)據(jù)誤差對(duì)損傷識(shí)別的影響，發(fā)現(xiàn)利用位移模態(tài)獲取曲率模態(tài)和利用應(yīng)變模態(tài)獲取曲率模態(tài)的結(jié)果相差較大，采用上述兩種方法獲取曲率模態(tài)均很難應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別。 但對(duì)于模態(tài)剛度指紋，對(duì)于初步的損傷識(shí)別還是有用的。對(duì)混凝土簡(jiǎn)支梁的試驗(yàn)研究再次表明，模態(tài)剛度指紋的抗噪聲能力較曲率模態(tài)和柔度曲率指標(biāo)有一定優(yōu)勢(shì)?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中通常不可能布置很多的