基于模態(tài)應(yīng)變能變化率法功能梯度timoshenko梁結(jié)構(gòu)損傷識別的研究

1、分類號 ．Q 三壘U D C碩士學(xué)位論文基于模態(tài)應(yīng)變能變化率法功能梯度T i m o s h e n k o 梁結(jié)構(gòu)損傷識別的研究岳世燕學(xué)科專業(yè) 固簽力堂指導(dǎo)教師 黃童新 教拯論文答辯日期Ⅻ1 6 ：主：幽 學(xué)位授予日期趁! f z ：6 ：叢答辯委員會主席 堂直塞數(shù)拯基于模態(tài)應(yīng)變能變化率法功能梯度T i m o s h e n k o 梁結(jié)構(gòu)損傷識別的研究摘要功能梯度材料( F G M s ) 是一種材料的性質(zhì)和功能沿空間方向呈梯度連

2、續(xù)變化的新型非均質(zhì)復(fù)合材料，該種材料內(nèi)部不存在明顯的界面，功能梯度材料的這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使其在航空航天、土木工程、機(jī)械工程、化學(xué)工程等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。由于各種因素導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，甚至因喪失穩(wěn)定性而發(fā)生災(zāi)難，危及人生安全或損失大量財(cái)產(chǎn)，所以對功能梯度材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識別至關(guān)重要?；诠δ芴荻菶 u l e r - B e r n o u l l i 梁理論，首先推導(dǎo)了2 節(jié)點(diǎn)6 自由度梁單元的模態(tài)應(yīng)變能表達(dá)式，然后采用模態(tài)應(yīng)變能變化

3、率法進(jìn)行E u l e r - B e m o u l l i 梁結(jié)構(gòu)的損傷識別。在損傷識別過程中，有限元計(jì)算得到的模態(tài)振型加入高斯分布的噪音，模擬實(shí)際測量誤差。通過數(shù)值算例研究分析了模態(tài)應(yīng)變能變化率法的抗噪音性能，為T i m o s h e n k o 梁的損傷識別做了前期準(zhǔn)備工作。針對功能梯度T i m o s h e n k o 梁結(jié)構(gòu)，采用模態(tài)應(yīng)變能變化率法進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識別的研究?；诠δ芴荻萒 i m o s h e n k

4、 o 梁理論，推導(dǎo)了2 節(jié)點(diǎn)6 自由度梁單元的模態(tài)應(yīng)變能表達(dá)式，并給出了表達(dá)式中單元剛度矩陣的顯式積分。采用功能梯度T i m o s h e n k o 梁的有限元分析方法，求出模態(tài)振型，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了功能梯度T i m o s h e n k o 梁結(jié)構(gòu)損傷的識別方法。在損傷識別過程中，由大型商用有限元分析軟件A B A Q U S 計(jì)算得到的模態(tài)振型加入高斯分布的噪音，模擬振型的測量誤差，并討論了測量誤差對損傷識別結(jié)果的影響。

5、數(shù)值算例表明，模態(tài)應(yīng)變能變化率法可較好地識別出T i m o s h e n k o 梁結(jié)構(gòu)損傷位置且有較好的抗噪音性能。針對于功能梯度梁結(jié)構(gòu)，分別采用基于E u l e r - B e m o u l l i 梁理論和T i m o s h e n k o 梁理論的有限元方法進(jìn)行振動分析，比較兩種模型計(jì)算模態(tài)振型的差異，討論這些差異對損傷識別結(jié)果的影響，并進(jìn)一步考慮模態(tài)振型測量誤差。結(jié)果表明跨高比為2 0 左右時(shí)，兩種模型誤差最小，且