基于模態(tài)分析的桁架結(jié)構(gòu)早期損傷識別.pdf

1、機械設(shè)備在使用過程中，由于疲勞破壞和工作環(huán)境(如高溫、低溫、腐蝕性氣體等)的聯(lián)合作用，以及冶金夾雜、縮松、縮孔、加工裝配缺陷等因素的影響會產(chǎn)生微小結(jié)構(gòu)裂紋。由于交變載荷的作用，這些微小裂紋附近會產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂紋會逐漸擴大，導(dǎo)致零件或機構(gòu)失效，造成重大事故。 桁架結(jié)構(gòu)是各類工程設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。而這些桁架本身是否有損傷存在關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)能否安全運行。一旦有損傷而未能及時發(fā)現(xiàn)，很有可能造成工程彤塌、設(shè)備損壞甚至人員傷亡

2、等嚴(yán)重事故，影響生產(chǎn)活動的順利進行。 現(xiàn)有的損傷識別方法雖然種類繁多，但針對早期損傷(或者稱為小損傷)識別的研究很少見諸文獻。只是有個別文獻提及一下，未作深入研究。 本文基于模態(tài)分析方法研究了早期損傷的識別，并用應(yīng)力曲線進行了校驗。利用ANSYS進行桁架結(jié)構(gòu)有限元模型的建立，選定四組桿件，在每一組中隨機指定一根，通過降低其彈性模量來模擬早期損傷；對損傷前后的桁架分別進行模態(tài)分析，提取所選四組桿件的模態(tài)數(shù)據(jù)。這些模態(tài)數(shù)據(jù)里

3、面包含著桿件損傷的信息，通過差分、平方差等數(shù)學(xué)手段對模態(tài)數(shù)據(jù)里面的損傷信息進行顯化處理，以曲線的形式再現(xiàn)各個節(jié)點類振型(數(shù)據(jù)處理后已不是原來意義上的振型)的變化關(guān)系，通過分析找到損傷桿件的節(jié)點，從而發(fā)現(xiàn)損傷桿件。然后對損傷前后的桁架進行應(yīng)力分析，用Matlab軟件進行數(shù)據(jù)處理后得到所選四組桿件的應(yīng)力曲線，各節(jié)點應(yīng)力值的變化關(guān)系驗證了本文早期損傷識別方法的有效性。 本文提出的早期損傷識別方法是基于計算機仿真進行研究的，要進行實際工