空間網(wǎng)格結構的損傷識別方法對比研究.pdf

1、結構健康診斷是目前土木工程領域的研究熱點課題，針對不同結構選擇合適的結構健康診斷方法更是研究的重點。建立模型，探尋結構損傷的信息，利用該信息并通過一些識別方法對結構損傷的位置和程度進行判定是結構健康診斷的基本程序。
　　本文主要進行以下的研究工作：應用單元廣義應變差法、結合頻率的靜態(tài)響應法以及殘余力方法對空間網(wǎng)殼結構和空間管桁架結構進行損傷識別，主要內容如下：
　　1.利用本文提出的兩種基于單元廣義應變差的損傷識別方法分別對

2、空間網(wǎng)殼結構和空間管桁架結構進行損傷識別和抗噪分析。第一種是基于廣義位移的單元應變差損傷識別方法，該方法對沖擊荷載作用下的結構位移響應時程曲線絕對值進行積分，通過積分得出結點廣義位移，由結點廣義位移推導單元廣義應變，采用結構損傷前后的單元廣義應變差作為結構損傷定位的識別指標，并以損傷單元廣義應變差值大小確定損傷程度。第二種是基于廣義應變的單元應變差損傷識別方法，該方法根據(jù)沖擊荷載作用下各個節(jié)點時程響應應用有限元理論求出對應的應變時程響應

3、，將應變時程響應絕對值求和得出單元廣義應變，采用結構損傷前后的單元廣義應變差作為結構損傷定位的識別指標，并以損傷單元廣義應變差值大小確定損傷程度。為了便于區(qū)別，在本文后面的分析過程中，稱第一種方法為廣義應變差法1，第二種方法為廣義應變差法2。
　　2.利用結合頻率的靜態(tài)響應法分別對空間網(wǎng)殼結構和空間管桁架結構進行損傷識別和抗噪分析。應用結構對靜態(tài)加載的響應并結合低階固有頻率信息，對結構特性參數(shù)進行識別，由此確定可能的損傷位置。并通

4、過計算損傷前后位移差值，對比模擬實測數(shù)據(jù)的位移差值，構造誤差功能函數(shù)，利用凹二次函數(shù)確定損傷程度。為了能夠準確定位出多損傷工況的損傷單元，本文提出了一種針對多損傷工況的二次識別方法。將多損傷工況下引起的位移變化量減去第一次識別時已經(jīng)識別出的損傷單元在單損傷工況下貢獻的位移變化量，并以該值作為新的參照指標再次進行損傷定位識別，根據(jù)彈性疊加原理，即可定位多損傷工況下的損傷單元。
　　3.利用殘余力方法對空間網(wǎng)殼結構和空間管桁架結構進行

5、損傷識別。由殘余力向量可以判定損傷位置，求解殘余力方程可以得到結構的損傷程度。
　　4.通過對空間網(wǎng)殼結構和空間管桁架結構的數(shù)值模擬表明：基于廣義應變差的兩種損傷識別方法能夠有效識別結構不同位置和程度的局部損傷，且抗噪聲能力優(yōu)于現(xiàn)有的基于單元應變模態(tài)差的識別方法；利用結合頻率的靜態(tài)響應法損傷定位和定量能力均很強，但抗噪能力有限；殘余力法對不同損傷程度的單損傷、多損傷工況均可以準確識別并定量損傷單元，不足之處是需要完整振型，數(shù)據(jù)處理