基于移動(dòng)最小二乘法的桿系結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)的老化和局部損傷是一個(gè)結(jié)構(gòu)正常服役期內(nèi)中不可避免的問(wèn)題，有效的定位識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷就能盡可能的避免因結(jié)構(gòu)整體的突然破壞與倒塌造成的重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，故結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別在土木工程領(lǐng)域尤為重要。
　　在結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的諸多方法中，通過(guò)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性曲率進(jìn)行損傷識(shí)別的方法具有數(shù)據(jù)采集方便，局部損傷識(shí)別能力好的優(yōu)勢(shì)。但傳統(tǒng)上該方法通過(guò)二階中心差分法獲得曲率數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)丟失和抗噪能力差的缺陷。本文提出了基于移動(dòng)最小二乘擬合法和振

2、動(dòng)特性曲率的損傷識(shí)別方法。該方法利用移動(dòng)最小二乘法擬合出振動(dòng)特性的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)方程，再求出振動(dòng)特性曲率。故該方法既保留了利用振動(dòng)特性識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷的優(yōu)勢(shì)，又克服傳統(tǒng)的二階中心差分法求曲率的缺陷。本文對(duì)一典型桁架結(jié)構(gòu)和一正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別，獲得以下結(jié)論：
　　1.移動(dòng)最小二乘法獲得的振動(dòng)特性曲率比常用的二階中心差法獲得的振動(dòng)特性曲率具有更強(qiáng)的抗噪性，且不丟失邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
　　2.利用移動(dòng)最小二乘曲線擬合獲得的振動(dòng)特性曲

3、率對(duì)桁架結(jié)構(gòu)的各個(gè)位置的單損傷都能進(jìn)行有效的定位識(shí)別，其中模態(tài)曲率差法和柔度曲率差法采用一階模態(tài)振型進(jìn)行計(jì)算可以獲得最佳識(shí)別效果；但對(duì)于多損傷識(shí)別，模態(tài)曲率差法、柔度曲率差法和廣義位移曲率差法均無(wú)法有效的識(shí)別出其中的腹桿損傷，而頻響函數(shù)曲率差法不僅能夠識(shí)別出所有的損傷桿件，且能夠?qū)U件進(jìn)行有效的損傷定量識(shí)別。
　　3.針對(duì)多損傷問(wèn)題桿件漏報(bào)問(wèn)題，本文提出了結(jié)構(gòu)損傷前后上下節(jié)點(diǎn)豎向位移差之差進(jìn)行多損傷補(bǔ)充識(shí)別，結(jié)果證明該方法能有效識(shí)

4、別桁架結(jié)構(gòu)多損傷工況中的腹桿損傷。
　　4.桁架結(jié)構(gòu)的抗噪性分析表明，模態(tài)曲率差法和柔度曲率差法的抗噪性能較差，而頻響函數(shù)曲率差法與廣義位移曲率差法在損傷識(shí)別數(shù)據(jù)獲得的過(guò)程中能夠有效的消除噪聲的影響，擁有較好的抗噪性。
　　5.對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別，單純的振動(dòng)特性曲率差損傷識(shí)別效果誤報(bào)較多，本文引入了小波分析對(duì)損傷識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用重構(gòu)后小波變換細(xì)節(jié)系數(shù)進(jìn)行損傷識(shí)別，仿真結(jié)果證明該方法能夠準(zhǔn)確的識(shí)別出網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的單損傷和