桅桿結(jié)構(gòu)桿件損傷識(shí)別原理.pdf

1、桅桿結(jié)構(gòu)是一種高聳結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于無線電通訊、廣播電視、海空導(dǎo)航、環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要領(lǐng)域。近年來，我國(guó)的桅桿結(jié)構(gòu)得到了越來越廣泛地應(yīng)用。但是，桅桿結(jié)構(gòu)的破壞事故時(shí)有發(fā)生，桿件的失效是其發(fā)生破壞的主要內(nèi)在原因，如何對(duì)中大型桅桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷診斷近年來引起了工程界和學(xué)術(shù)界的重視。本文正是以探尋桅桿結(jié)構(gòu)桿件損傷識(shí)別原理作為研究目的。用局部探傷的方法對(duì)各桿件進(jìn)行損傷檢測(cè)對(duì)桅桿結(jié)構(gòu)顯然不現(xiàn)實(shí)，研究利用結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試信號(hào)，從全局的角度

2、來識(shí)別局部桿件的損傷更具有研究?jī)r(jià)值和意義。 本文首先介紹了桅桿結(jié)構(gòu)的主要工程應(yīng)用和破壞事故實(shí)例，總結(jié)以往桅桿結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的原因，外在原因主要是風(fēng)荷載和冰荷載激勵(lì)，內(nèi)在原因主要是結(jié)構(gòu)自身構(gòu)件存在損傷。為此，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)桅桿結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的研究情況和主要的大型結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。國(guó)內(nèi)外對(duì)桅桿結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的研究作了大量工作，但是桅桿結(jié)構(gòu)的非線性并沒有完全被揭示，因此，通過結(jié)構(gòu)物理參數(shù)識(shí)別來判斷構(gòu)件損傷，顯得非常困難。目前，基于頻域的損傷

3、識(shí)別方法已經(jīng)發(fā)展的非常完善了，但是卻不適用于具有強(qiáng)非線性的桅桿結(jié)構(gòu)，基于時(shí)域和時(shí)頻分布的損傷識(shí)別方法值得進(jìn)一步研究。 本文建立了桅桿結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，該模型采用非線性單元，考慮了纖繩的幾何非線性與應(yīng)力剛化效應(yīng)，也考慮了桿身于纖繩的耦合作用，然后對(duì)該模型進(jìn)行了非線性動(dòng)力分析，由此得到桿身節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)，并且比較了在桿件發(fā)生損傷前后節(jié)點(diǎn)位移、速度與加速度響應(yīng)以及位移頻譜，結(jié)果表明桿身節(jié)點(diǎn)響應(yīng)對(duì)桿件損傷非常敏感。 本文介紹了主要的信

4、號(hào)時(shí)頻分析方法，時(shí)頻分布可以在全局上反映信號(hào)的特征，因此，成為研究非平穩(wěn)信號(hào)的重要方法，但是，運(yùn)用時(shí)頻分析方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別仍然存在許多的困難，如對(duì)干擾項(xiàng)的處理和窗函數(shù)的選擇等，本文運(yùn)用平滑偽Wigner-Ville分布對(duì)損傷前后主結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位移響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻分析，結(jié)果反映出桅桿結(jié)構(gòu)振動(dòng)的非線性，然后提出了基于譜圖的桿件損傷識(shí)別指標(biāo)P，算例表明該指標(biāo)對(duì)桿件損傷有一定的識(shí)別效果。 本文重點(diǎn)從時(shí)域的角度，分析了桅桿結(jié)構(gòu)桿件損傷