直管損傷識別若干問題的研究.pdf

1、鑒于在結(jié)構健康診斷中模態(tài)參數(shù)對局部損傷不敏感，本文依據(jù)波動概念探討了結(jié)構局部損傷的定位和損傷程度的識別方法。本研究針對勻直鋼管中損傷的識別，采用理論分析、數(shù)值模擬和物理試驗相結(jié)合的方法論述了這一方向的可行性。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴通過數(shù)值模擬闡明了在管端橫截面上一點的敲擊作用下，細長直管中的波動用一維定型波波動方程描述的條件。研究結(jié)果表明，在離開敲擊端一定距離后，直管中激勵出的三維頻散波動可以近似地用一維定型平面波描

2、述?；谝痪S定型波模型提出了將直管中的全波場分解為單向波場的兩種方法：其一利用在直管的同一點上取得的兩個觀測記錄(位移、速度、加速度和應力(應變)四個物理量觀測記錄中任取其二)，導出在該觀測點鄰近區(qū)域內(nèi)提取單向波的公式；其二利用相鄰兩個觀測點的同一物理量記錄導出波場的分解公式。
　　 ⑵針對鋼管損傷常見的特點，建立了與一維定型波模型匹配的兩個簡化的損傷力學模型：其一描述直管在有限長度上剛度的改變，簡稱為連續(xù)損傷模型。其二描述直管

3、的橫向裂縫，建立了估算裂縫自由面遠場效應、并與一維定型波模型匹配的簡化裂縫模型?；谏鲜鰮p傷模型和單向波概念提出了直管損傷的一種簡化識別方法：利用直管兩個觀測點的記錄判斷其間是否存在損傷以及損傷的程度。這一檢測方法的特點在于，它僅與觀測點之間的管段有關，而與結(jié)構的其他部分無關。通過算例說明了反演方法的可行性和靈敏度。
　　 ⑶進行了完好直管、與連續(xù)損傷模型對應的有套箍直管和具有橫向切口直管等的敲擊試驗。試驗研究結(jié)果包括：第一，驗

4、證了一維定型波模型的有效性，檢驗了依據(jù)實測信號分離單向波的效果：第二，分析了直管端部、套箍、橫向切口等損傷部位反射波的特點，檢驗了損傷部位定位的方法：第三，對損傷程度的識別作了初步嘗試，提出了進一步工作方向。此外，利用HHT等信號處理方法進行了去噪及損傷定位方面的探討。
　　 ⑷結(jié)合結(jié)構損傷識別，對時頻信號分析方法HHT的理論、方法和存在的問題作了較系統(tǒng)的討論，并使用FFT的改進算法使有效頻譜帶寬達到兩倍Nyquist頻率，改進