結(jié)構(gòu)損傷數(shù)值模擬研究.pdf

1、現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)正在向大型化、復(fù)雜化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，復(fù)雜的服役環(huán)境使結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全日益遭受潛在的威脅。為了保證結(jié)構(gòu)安全、避免災(zāi)難事故的發(fā)生，實(shí)時(shí)、在線、有效的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法研究是目前結(jié)構(gòu)工程研究領(lǐng)域的重要研究方向之一。 廣義的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包含機(jī)械系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)兩大類。國(guó)際上基于隨即振動(dòng)理論的損傷識(shí)別方法研究已經(jīng)最少有三十年的歷史。動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械系統(tǒng)(尤其是旋轉(zhuǎn)機(jī)械類的損傷診斷)的損傷診斷方面的應(yīng)用已漸成熟。土木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

2、作為一類結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)損傷識(shí)別的大規(guī)模研究工作的研究歷史不超過(guò)二十年，加之土木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的力學(xué)行為異常復(fù)雜，目前為止，國(guó)際上還沒(méi)有形成一套行之有效的土木結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。由于土木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)所處的運(yùn)營(yíng)環(huán)境與大部分機(jī)械設(shè)備所處運(yùn)營(yíng)環(huán)境惡劣許多，同時(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)體量龐大，開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究十分困難，費(fèi)用高昂。真實(shí)土木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)生局部損傷后，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的力學(xué)性能及相應(yīng)變化還缺少深入的理論研究，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更是少之又少。 本文利用先進(jìn)的有限元

3、數(shù)值模擬系統(tǒng)，開(kāi)展了對(duì)真實(shí)土木結(jié)構(gòu)構(gòu)件、土木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)值模擬損傷研究，以期能從數(shù)值模擬結(jié)果獲得一些有關(guān)土木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)生損傷后的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能及變化的初步結(jié)果，它們?cè)谀撤N程度上，可以替代費(fèi)用高昂的真實(shí)結(jié)構(gòu)損傷實(shí)驗(yàn)研究，最終目標(biāo)是為實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)損傷識(shí)別方法研究積累有價(jià)值的數(shù)值模擬結(jié)果。 本文提出了模擬結(jié)構(gòu)破壞破損的有限元模型、模擬策略和模擬方式，針對(duì)某真實(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，建立了大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的三維實(shí)體模型，該模型具有良好的參數(shù)化屬性。

4、論述了實(shí)現(xiàn)大型土木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)三維實(shí)體模型的一般方法，闡明了建模過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)已有的結(jié)構(gòu)破壞實(shí)驗(yàn)及結(jié)構(gòu)破壞實(shí)例，提出了具有一定典型性的結(jié)構(gòu)破壞模型。利用該結(jié)構(gòu)破壞模型，實(shí)現(xiàn)了大量結(jié)構(gòu)破壞數(shù)值模擬分析。利用該結(jié)構(gòu)破壞模型模擬結(jié)構(gòu)破壞的幾何形狀、破壞程度、破壞位置等重要結(jié)構(gòu)破壞參數(shù)，得到了結(jié)構(gòu)破壞后，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)力學(xué)性能及變化的大量數(shù)值模擬結(jié)果，初步分析了結(jié)構(gòu)破壞后結(jié)構(gòu)系統(tǒng)力學(xué)性能及變化的特征，為實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)構(gòu)破壞識(shí)