基于單元模態(tài)應變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷識別研究.pdf

1、近幾十年來,由于結(jié)構(gòu)損傷沒有及時被發(fā)現(xiàn)及處理而帶來人員傷亡、經(jīng)濟損失的事件屢見不鮮。為了確保工程結(jié)構(gòu)和生命的安全,減少經(jīng)濟損失、避免更大的災難,對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行損傷檢測已經(jīng)刻不容緩,良好的結(jié)構(gòu)損傷識別方法能夠提供有效的結(jié)構(gòu)損傷信息,使人們可以對結(jié)構(gòu)進行及時的修復,以便降低結(jié)構(gòu)損傷積累的程度,保證工程結(jié)構(gòu)的正常運行。因此,基于結(jié)構(gòu)損傷檢測的重要性,本文首先對當前結(jié)構(gòu)損傷識別方法的基本現(xiàn)狀進行了綜述,其中重點闡述了基于單元模態(tài)應變能的損傷識別

2、方法及基于貝葉斯統(tǒng)計的概率損傷識別方法的研究發(fā)展現(xiàn)狀,然后提出了本文研究的主要內(nèi)容和具體思路。
　　本文在結(jié)構(gòu)動力分析有限元方法、模態(tài)應變能和一階泰勒展開等理論基礎上,假定結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)為單元剛度的降低,推導出結(jié)構(gòu)單元模態(tài)應變能對單元剛度損傷指標的靈敏度的表達式,再運用結(jié)構(gòu)動力特征方程,提出了基于單元模態(tài)應變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷識別方法,并推導出了結(jié)構(gòu)單元損傷方程組,然后又采用解單元損傷病態(tài)方程組的四種不同的解法求解單元損傷方程組,使

3、得該損傷識別方法可以同時對結(jié)構(gòu)的損傷位置與損傷程度進行識別。接著本文考慮模態(tài)測量的不確定性,闡述了基于貝葉斯統(tǒng)計的損傷定位原理和損傷定量原理,從概率統(tǒng)計層面上推導出了單元損傷概率表達式,提出兩種基于單元模態(tài)應變能靈敏度的貝葉斯統(tǒng)計損傷識別方法:基于貝葉斯統(tǒng)計定量原理的同時定位與定量的損傷識別方法及改進后的基于貝葉斯統(tǒng)計的先定位后定量的兩階段損傷識別方法。通過以貝葉斯理論為基礎的兩種方法不僅可以對結(jié)構(gòu)進行定位與定量的損傷識別,而且能計算有

4、限單元損傷存在的概率,這樣便可以達到更確切描述結(jié)構(gòu)損傷的目的。
　　最后用本文所涉及的理論和方法自主編寫了基于單元模態(tài)應變能靈敏度損傷識別方法及其貝葉斯統(tǒng)計改進前后的損傷識別法的Matlab程序,并對一個簡支梁數(shù)值算例和一個連續(xù)梁數(shù)值算例進行各損傷工況下的損傷識別模擬,探討了單元損傷程度、測量噪聲水平等對以上各種損傷識別方法識別結(jié)果的影響。識別結(jié)果表明,基于單元模態(tài)應變能靈敏度損傷識別方法對單元損傷可以準確定位,也可以得到較精確的