基于單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究.pdf

1、近幾十年來(lái),由于結(jié)構(gòu)損傷沒(méi)有及時(shí)被發(fā)現(xiàn)及處理而帶來(lái)人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失的事件屢見(jiàn)不鮮。為了確保工程結(jié)構(gòu)和生命的安全,減少經(jīng)濟(jì)損失、避免更大的災(zāi)難,對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷檢測(cè)已經(jīng)刻不容緩,良好的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法能夠提供有效的結(jié)構(gòu)損傷信息,使人們可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時(shí)的修復(fù),以便降低結(jié)構(gòu)損傷積累的程度,保證工程結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行。因此,基于結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的重要性,本文首先對(duì)當(dāng)前結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法的基本現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,其中重點(diǎn)闡述了基于單元模態(tài)應(yīng)變能的損傷識(shí)別

2、方法及基于貝葉斯統(tǒng)計(jì)的概率損傷識(shí)別方法的研究發(fā)展現(xiàn)狀,然后提出了本文研究的主要內(nèi)容和具體思路。
　　本文在結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析有限元方法、模態(tài)應(yīng)變能和一階泰勒展開(kāi)等理論基礎(chǔ)上,假定結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)為單元?jiǎng)偠鹊慕档?推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)單元模態(tài)應(yīng)變能對(duì)單元?jiǎng)偠葥p傷指標(biāo)的靈敏度的表達(dá)式,再運(yùn)用結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征方程,提出了基于單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法,并推導(dǎo)出了結(jié)構(gòu)單元損傷方程組,然后又采用解單元損傷病態(tài)方程組的四種不同的解法求解單元損傷方程組,使

3、得該損傷識(shí)別方法可以同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷位置與損傷程度進(jìn)行識(shí)別。接著本文考慮模態(tài)測(cè)量的不確定性,闡述了基于貝葉斯統(tǒng)計(jì)的損傷定位原理和損傷定量原理,從概率統(tǒng)計(jì)層面上推導(dǎo)出了單元損傷概率表達(dá)式,提出兩種基于單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的貝葉斯統(tǒng)計(jì)損傷識(shí)別方法:基于貝葉斯統(tǒng)計(jì)定量原理的同時(shí)定位與定量的損傷識(shí)別方法及改進(jìn)后的基于貝葉斯統(tǒng)計(jì)的先定位后定量的兩階段損傷識(shí)別方法。通過(guò)以貝葉斯理論為基礎(chǔ)的兩種方法不僅可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位與定量的損傷識(shí)別,而且能計(jì)算有

4、限單元損傷存在的概率,這樣便可以達(dá)到更確切描述結(jié)構(gòu)損傷的目的。
　　最后用本文所涉及的理論和方法自主編寫(xiě)了基于單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度損傷識(shí)別方法及其貝葉斯統(tǒng)計(jì)改進(jìn)前后的損傷識(shí)別法的Matlab程序,并對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)支梁數(shù)值算例和一個(gè)連續(xù)梁數(shù)值算例進(jìn)行各損傷工況下的損傷識(shí)別模擬,探討了單元損傷程度、測(cè)量噪聲水平等對(duì)以上各種損傷識(shí)別方法識(shí)別結(jié)果的影響。識(shí)別結(jié)果表明,基于單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度損傷識(shí)別方法對(duì)單元損傷可以準(zhǔn)確定位,也可以得到較精確的