單元模態(tài)應變能靈敏度及其在結構損傷識別中的應用.pdf

1、靈敏度分析是研究模型輸出受各種輸入變化的影響以及模型本身受輸入信息的影響，是建模和模型分析的基礎，在系統(tǒng)識別、振動控制、結構優(yōu)化、有限元模型修正和結構損傷識別等領域均有著廣泛的應用。近年來，由基本模態(tài)參數(shù)（固有頻率和振型）衍生出的模態(tài)指標-模態(tài)應變能，在結構損傷識別中受到了國內(nèi)外學者的廣泛關注，其靈敏度分析也成為一個重要內(nèi)容，然而這方面的研究還不多。本文首先采用代數(shù)方法解析推導出了單元模態(tài)應變能靈敏度的表達式，對其特性進行了詳細分析討論

2、，然后將其運用于結構損傷識別，最后引入概率統(tǒng)計方法，推導出了基于單元模態(tài)應變能的損傷統(tǒng)計識別方法。論文的主要工作和結論包括： 1.推導出了無阻尼線性系統(tǒng)單元模態(tài)應變能一階靈敏度和二階靈敏度的解析表達式，該表達式簡潔緊湊，便于編程，而且只需一階模態(tài)信息，不存在模態(tài)截斷引起的誤差問題。 2.通過數(shù)值模擬算例，對得到的單元模態(tài)應變能靈敏度進行了參數(shù)分析，并著重考查了損傷及其噪音的影響。結果表明，低階單元模態(tài)應變能比高階模態(tài)更能

3、反映結構的損傷，而且抗噪能力更好。 3.建立了基于單元模態(tài)應變能靈敏度分析的結構損傷方程組，并引入了奇異值截斷算法求解該方程組。該方法能同時識別損傷位置和損傷程度，是一種直接的（無迭代的）方法。 4.利用簡支梁和連續(xù)梁模擬算例對該損傷識別方法進行了驗證和分析，并研究了測試噪聲的影響。結果表明，在無噪音和低噪音條件下，該方法能夠成功地識別單損傷和多損傷等不同工況的損傷位置和程度。 5.基于單元模態(tài)應變能靈敏度分析，