基于完備模態(tài)空間的兩階段結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方案.pdf

1、在結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)中，利用模態(tài)參數(shù)構(gòu)造指標(biāo)進(jìn)行損傷識(shí)別的方法具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、實(shí)施方便的特點(diǎn)，因此得到了廣泛的研究和應(yīng)用。損傷識(shí)別一般應(yīng)該包括以下三個(gè)方面：一是判斷是否發(fā)生損傷；二是判斷損傷的位置；三是判斷損傷的程度(進(jìn)一步的要求是對(duì)可能發(fā)生的損傷進(jìn)行預(yù)測(cè))。根據(jù)構(gòu)造方式的不同，利用模態(tài)參數(shù)的損傷指標(biāo)可分為若干種，損傷識(shí)別的準(zhǔn)確程度各不相同。影響此類指標(biāo)識(shí)別性能的因素主要包括：模型誤差、模態(tài)截?cái)嘁约皽y(cè)量噪音等。各指標(biāo)均不同程度地受上述因素的影響

2、，但都具有一定的適用范圍。從目前的研究成果來(lái)看，很難找到一種既對(duì)損傷敏感又具有較好抗噪性能的指標(biāo)。 首先從指標(biāo)定義和指標(biāo)應(yīng)用的角度，對(duì)目前已有的指標(biāo)進(jìn)行了綜合分析與評(píng)價(jià)，指出了各自的特點(diǎn)。此后，結(jié)合簡(jiǎn)支梁算例，對(duì)模態(tài)柔度曲率差、均勻荷載面曲率差、單元模態(tài)應(yīng)變能改變率、單元損傷變量以及單元?jiǎng)偠日蹨p系數(shù)等幾種典型的損傷指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，著重研究了模態(tài)截?cái)嗪蜏y(cè)量噪音對(duì)指標(biāo)的影響程度。結(jié)果表明，模態(tài)柔度曲率差以及均勻荷載面曲率差這類指標(biāo)，

3、雖然對(duì)損傷很敏感且只需較低階的模態(tài)參數(shù)，但抗噪性能很差；單元模態(tài)應(yīng)變能改變率和單元?jiǎng)偠日蹨p系數(shù)法，雖然具有一定的抗噪性能，但前提是需要更高階的模態(tài)參數(shù)，因此受模態(tài)截?cái)嗟挠绊懜?。相比之下，單元損傷變量體現(xiàn)了良好的損傷定位性能和抗噪性。 考慮到單元?jiǎng)偠日蹨p系數(shù)法能同時(shí)定位和定量損傷以及實(shí)用完備模態(tài)空間理論能利用低階模態(tài)構(gòu)造等效高階模態(tài)的特點(diǎn)，將完備模態(tài)空間理論與該方法相結(jié)合，力圖克服模態(tài)截?cái)鄮?lái)的影響。此外，如果能初步確定損傷單元

4、的范圍，則能減小該方法損傷方程的規(guī)模，增加方程求解的穩(wěn)定性。經(jīng)驗(yàn)證，采取上述措施能明顯提高單元?jiǎng)偠日蹨p系數(shù)法的識(shí)別精度和抗噪性能。因此，作者將單元損傷變量同改進(jìn)后的單元?jiǎng)偠日蹨p系數(shù)法相結(jié)合，提出了一種兩階段損傷識(shí)別方案。即首先利用單元損傷變量進(jìn)行損傷定位，然后再根據(jù)定位結(jié)果，利用改進(jìn)后的單元?jiǎng)偠日蹨p系數(shù)進(jìn)行損傷定量。并從實(shí)用角度出發(fā)，給出了該方案具體的實(shí)施步驟。 分別選取簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、桁架以及框架等結(jié)構(gòu)形式的仿真算例對(duì)所構(gòu)造的