基于應(yīng)變模態(tài)技術(shù)的結(jié)構(gòu)損傷診斷直接指標法研究.pdf

1、本項研究采用理論推導、數(shù)值仿真和模型試驗相互驗證的研究方案。通過開展不同尺寸簡支梁損傷系列試驗、數(shù)值仿真研究，得出損傷位置、程度對模態(tài)參數(shù)的一般影響規(guī)律，提出應(yīng)用固有頻率、應(yīng)變模態(tài)等綜合參數(shù)識別簡支梁損傷位置與程度的間接診斷方法，并獲得合理布置測點的規(guī)律。提出并建立了損傷位置直接指標法、局域應(yīng)變模態(tài)面積損傷程度直接指標法。對渡槽結(jié)構(gòu)進行系列數(shù)值仿真分析，并結(jié)合損傷直接指標法進行驗證。提出一套基于應(yīng)變模態(tài)的結(jié)構(gòu)損傷位置與程度綜合診斷方法。

2、本文主要開展了如下四方面工作： （1）間接損傷診斷系列試驗、數(shù)值仿真研究。包括簡支梁與渡槽結(jié)構(gòu)，得出損傷位置、程度對模態(tài)參數(shù)一般影響規(guī)律。損傷對固有頻率、位移模態(tài)影響不大；頻率、位移模態(tài)及應(yīng)變模態(tài)不適合診斷模態(tài)節(jié)點損傷；應(yīng)變模態(tài)對非模態(tài)節(jié)點損傷非常敏感，尤其是對位于某階位移模態(tài)峰值區(qū)附近的損傷；在損傷附近應(yīng)變模態(tài)發(fā)生突變，突變區(qū)范圍隨損傷量增加而增大，一般為梁長的6.9％～12.5％；渡槽結(jié)構(gòu)固有頻率、位移模態(tài)對底板損傷尤為不敏

3、感，低階模態(tài)突變區(qū)影響范圍大于高階模態(tài)。 （2）基于損傷應(yīng)變模態(tài)差分原理的I<,SMSD>損傷位置直接指標法研究。建立了基于等間距、不等間距差分格式的損傷應(yīng)變模態(tài)差分數(shù)學模型及其損傷位置直接指標法，提出了損傷位置判定準則、判定步驟及損傷影響區(qū)確定方法。應(yīng)用直接定位指標對混凝土梁出現(xiàn)宏觀裂縫前的早期損傷進行了診斷，早期損傷處應(yīng)變模態(tài)可能不出現(xiàn)極值點，差分曲線在損傷處發(fā)生劇烈變化，與宏觀裂縫結(jié)構(gòu)相比，相當于差分曲線橫向坐標軸發(fā)生平移

4、。 （3）基于局域應(yīng)變模態(tài)面積的I<,LSMSA>損傷程度直接指標法研究。利用損傷應(yīng)變模態(tài)非影響區(qū)數(shù)據(jù)，應(yīng)用最小二乘法擬合完好應(yīng)變模態(tài)，得到了符合前二階應(yīng)變模態(tài)曲線特征的最優(yōu)多項式擬合次數(shù)；推導了局域應(yīng)變模態(tài)面積數(shù)學表達式，建立了損傷程度直接指標法；歸納了簡支梁損傷程度直接指標具有的四個特點，得到了簡支梁、渡槽損傷程度直接指標值與損傷量的擬合曲線。 （4）提出一套基于應(yīng)變模態(tài)的結(jié)構(gòu)損傷位置與程度綜合診斷方法。根據(jù)簡支梁、