基于振動(dòng)特性的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向著大型化、復(fù)雜化的方向發(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，大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生事故，所帶來(lái)的損失和影響都是驚人的。因此對(duì)結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行適時(shí)的評(píng)估變得尤為重要，利用結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的改變對(duì)損傷進(jìn)行識(shí)別，已經(jīng)成為一個(gè)受到廣泛關(guān)注的研究方向。 本文對(duì)基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法進(jìn)行了綜述，指出了現(xiàn)有基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的損傷識(shí)別方法存在的一些問(wèn)題。詳細(xì)介紹了結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別精

2、度較高的基于曲率模態(tài)損傷識(shí)別方法的原理，并通過(guò)一維模型和實(shí)體模型的數(shù)值損傷識(shí)別模擬，分析了理論損傷識(shí)別和實(shí)際結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別之間的差異，得出了采用該方法識(shí)別損傷時(shí)，梁跨中部分識(shí)別結(jié)果和理論值近似，支座處識(shí)別結(jié)果與理論值存在較大誤差的結(jié)論。 針對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)支座處損傷識(shí)結(jié)果與理論值存在誤差的情況，提出基于軸向振動(dòng)的損傷識(shí)別方法。該方法以結(jié)構(gòu)軸向振動(dòng)低階模態(tài)振型的二階導(dǎo)數(shù)為損傷指標(biāo)，無(wú)需結(jié)構(gòu)損傷前的完好動(dòng)力指紋。數(shù)值模擬結(jié)果表明，該方法既能

3、夠精確定位損傷又能對(duì)損傷程度進(jìn)行標(biāo)定。通過(guò)對(duì)兩根方鋼管的損傷識(shí)別試驗(yàn)表明，該方法損傷識(shí)別是可行的。 通過(guò)建立梁振動(dòng)加速度與曲率的數(shù)學(xué)關(guān)系，并根據(jù)剛度、曲率和加速度的關(guān)系提出了一種新的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，該方法僅需結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)的加速度信號(hào)。理論上，該指標(biāo)對(duì)損傷的敏感程度高于曲率模態(tài)指標(biāo)。數(shù)值模擬表明，該方法能夠?qū)p傷精確定位和標(biāo)定。該方法直接使用結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度信號(hào)，避免了測(cè)量結(jié)構(gòu)頻率和振型，降低了損傷識(shí)別工作量。 最后，針對(duì)現(xiàn)