基于隨機(jī)子空間方法的結(jié)構(gòu)模態(tài)分析及損傷識(shí)別.pdf

1、在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中，選取合適的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)構(gòu)造損傷指標(biāo)是損傷識(shí)別成功的關(guān)鍵。目前，基于位移模態(tài)的損傷識(shí)別方法已廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械及土木工程等領(lǐng)域。而較早以前就有研究者發(fā)現(xiàn)，應(yīng)變模態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷比位移模態(tài)更敏感，更適合用來(lái)構(gòu)造損傷指標(biāo)。本文采用隨機(jī)子空間方法進(jìn)行位移模態(tài)和應(yīng)變模態(tài)識(shí)別，分別用其構(gòu)造損傷指標(biāo)進(jìn)行損傷識(shí)別，并對(duì)它們的損傷識(shí)別效果進(jìn)行對(duì)比。
　　 首先介紹了峰值法、頻域分解法和隨機(jī)子空間法等模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法。通過(guò)仿真算

2、例，驗(yàn)證了隨機(jī)子空間方法不但能準(zhǔn)確識(shí)別系統(tǒng)的頻率，而且能很好地識(shí)別系統(tǒng)的模態(tài)振型和阻尼。
　　 考察了測(cè)量噪音對(duì)位移模態(tài)參數(shù)識(shí)別的影響，基于隨機(jī)子空間識(shí)別法的位移模態(tài)識(shí)別抗噪性較好。由損傷前后位移模態(tài)振型變化無(wú)法直接識(shí)別出結(jié)構(gòu)是否有損傷。采用位移模態(tài)構(gòu)建的模態(tài)柔度曲率差(MFC)指標(biāo)可以識(shí)別出損傷部位，但是受噪聲干擾嚴(yán)重。
　　 考慮到應(yīng)變模態(tài)比位移模態(tài)對(duì)損傷更敏感，利用應(yīng)變信號(hào)建立基于應(yīng)變的隨機(jī)子空間狀態(tài)模型進(jìn)行了應(yīng)變

3、模態(tài)參數(shù)識(shí)別，并采用應(yīng)變模態(tài)構(gòu)建的MFC指標(biāo)進(jìn)行損傷識(shí)別。基于線單元的有限元模型仿真算例結(jié)果表明，位移模態(tài)與應(yīng)變模態(tài)的固有頻率相等；根據(jù)應(yīng)變模態(tài)損傷前后振型曲線的突變可以大致定位損傷，而位移模態(tài)不行；用應(yīng)變模態(tài)構(gòu)建的MFC指標(biāo)抗噪性好，但應(yīng)變測(cè)點(diǎn)位置不位于損傷部位時(shí)，就無(wú)法識(shí)別出損傷位置。位移模態(tài)對(duì)測(cè)點(diǎn)的布置雖然沒(méi)有像應(yīng)變模態(tài)那樣的要求，但抗噪性很差。
　　 作為對(duì)比分析，建立了實(shí)體有限元模型進(jìn)行應(yīng)變模態(tài)損傷識(shí)別。結(jié)果表明，當(dāng)采