基于改進(jìn)模態(tài)參數(shù)靈敏度法的結(jié)構(gòu)損傷識別研究.pdf

1、利用結(jié)構(gòu)動力特性的變化識別結(jié)構(gòu)損傷是一種簡便快捷的方法，國內(nèi)外學(xué)者在這方面開展了卓有成效的研究工作，提出不少根據(jù)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)變化進(jìn)行識別損傷的方法。靈敏度法是其中較為常用的一種。利用模態(tài)參數(shù)靈敏度進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識別的基本原理是根據(jù)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)對不同構(gòu)件或者同一構(gòu)件不同損傷程度的敏感程度的不同求出靈敏度矩陣，然后根據(jù)靈敏度矩陣建立結(jié)構(gòu)損傷前后模態(tài)參數(shù)變化和當(dāng)前損傷狀態(tài)的一一對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而求解出結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)。
　　 本文主要針對基于

2、模態(tài)參數(shù)靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)開展了較深入的研究，具體內(nèi)容包括：
　　 ①推導(dǎo)了模態(tài)參數(shù)對于損傷構(gòu)件的一階和二階靈敏度矩陣，并對在推導(dǎo)一階和二階振型靈敏度的過程中產(chǎn)生的模態(tài)截尾誤差進(jìn)行了改進(jìn)。通過對梁結(jié)構(gòu)靈敏度矩陣進(jìn)行分析可以看出高階模態(tài)對于損傷的敏感程度要高于低階模態(tài)。
　　 ②根據(jù)泰勒級數(shù)展開的原理分別建立了一階和二階的靈敏度方程，并分別對一階和二階靈敏度方程的求解進(jìn)行了研究。對于一階靈敏度方程本文選用廣義逆法進(jìn)行

3、求解，對于二階靈敏度方程本文選用基于內(nèi)部映射牛頓法的子空間置信域法進(jìn)行求解。
　　 ③考慮到一階靈敏度方程求解速度快和二階靈敏度方程求解精度高的特點(diǎn)，本文提出了一種用于結(jié)構(gòu)損傷識別的混合迭代算法，該算法用二階非線性的解析解作為算法的第一次迭代值，用一階靈敏度方程的求解值對該算法的第一次迭代值進(jìn)行關(guān)于泰勒級數(shù)截尾誤差的修正。
　　 ④基于梁結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的有限元理論編制了懸臂梁、連續(xù)梁、平面懸臂桁架、空間桁架、平

4、面框架和空間框架的模態(tài)分析程序和損傷識別程序。
　　 用本文提出的混合迭代算法分別對其進(jìn)行了損傷識別研究。研究表明，本文提出的混合迭代算法由于采用了精確度較高的二階非線性解析解作為迭代修正的初值，因此，迭代修正精度更高，收斂性更好。
　　 ⑤針對平面框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了本文提出的損傷識別技術(shù)的可視化研究，開發(fā)了平面框架體系損傷識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)用戶輸入的模型參數(shù)和控制參數(shù)自動形成有限元模型，并對其進(jìn)行模態(tài)分析，利用模態(tài)分析