基于動力特性的梁式結(jié)構(gòu)損傷識別.pdf

1、由于荷載作用、腐蝕效應(yīng)和材料劣化等諸多不利因素的影響，結(jié)構(gòu)不可避免地會產(chǎn)生損傷累積，抗力逐漸衰減，進(jìn)而失效或破壞，嚴(yán)重者可能造成災(zāi)難性悲劇。因此，研究便捷而可靠的結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)，科學(xué)評估結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài)，具有重要的理論意義及工程應(yīng)用價(jià)值。本文以梁結(jié)構(gòu)為研究對象，通過理論分析與數(shù)值模擬計(jì)算，深入研究了結(jié)構(gòu)固有頻率變化率與結(jié)構(gòu)損傷之間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)損傷的有效識別。主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　（1）運(yùn)用結(jié)構(gòu)攝動理論，建立起梁

2、式結(jié)構(gòu)模態(tài)應(yīng)變能與結(jié)構(gòu)損傷前后對應(yīng)階固有頻率變化率之間的關(guān)系。通過提取反映結(jié)構(gòu)損傷特征的固有頻率變化率比值，構(gòu)建起表示結(jié)構(gòu)損傷的特征向量和模式向量，利用模式識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了梁結(jié)構(gòu)單一損傷的識別；并以單裂紋懸臂梁結(jié)構(gòu)為例，通過數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。
　?。?）利用結(jié)構(gòu)單元損傷因子、結(jié)構(gòu)模態(tài)應(yīng)變能及結(jié)構(gòu)對應(yīng)階固有頻率變化率等信息，構(gòu)建起結(jié)構(gòu)多損傷識別目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)而利用有約束的最小二乘法，實(shí)現(xiàn)了梁結(jié)構(gòu)多個(gè)損傷的識別。在此基

3、礎(chǔ)上，為了提高該方法結(jié)構(gòu)損傷識別結(jié)果的精度，從減少結(jié)構(gòu)損傷單元個(gè)數(shù)和增加結(jié)構(gòu)頻率信息量出發(fā)，分別提出了有限損傷法和附加質(zhì)量法。
　?。?）有限損傷法通過建立起只包含少量單元損傷因子的目標(biāo)函數(shù)，采用最近鄰法作為分類原則，從而實(shí)現(xiàn)梁結(jié)構(gòu)多個(gè)損傷的識別。懸臂梁算例和懸臂梁兩個(gè)裂紋試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在少量固有頻率信息下也能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)多個(gè)損傷的識別。
　?。?）利用附加質(zhì)量法，進(jìn)一步豐富了結(jié)構(gòu)的固有頻率信息，從而構(gòu)建起原結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量