單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度及其在結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別中的應(yīng)用.pdf

1、靈敏度分析是研究模型輸出受各種輸入變化的影響以及模型本身受輸入信息的影響，是建模和模型分析的基礎(chǔ)，在系統(tǒng)識(shí)別、振動(dòng)控制、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、有限元模型修正和結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別等領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。近年來，由基本模態(tài)參數(shù)（固有頻率和振型）衍生出的模態(tài)指標(biāo)-模態(tài)應(yīng)變能，在結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別中受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，其靈敏度分析也成為一個(gè)重要內(nèi)容，然而這方面的研究還不多。本文首先采用代數(shù)方法解析推導(dǎo)出了單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的表達(dá)式，對(duì)其特性進(jìn)行了詳細(xì)分析討論

2、，然后將其運(yùn)用于結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別，最后引入概率統(tǒng)計(jì)方法，推導(dǎo)出了基于單元模態(tài)應(yīng)變能的損傷統(tǒng)計(jì)識(shí)別方法。論文的主要工作和結(jié)論包括： 1.推導(dǎo)出了無阻尼線性系統(tǒng)單元模態(tài)應(yīng)變能一階靈敏度和二階靈敏度的解析表達(dá)式，該表達(dá)式簡(jiǎn)潔緊湊，便于編程，而且只需一階模態(tài)信息，不存在模態(tài)截?cái)嘁鸬恼`差問題。 2.通過數(shù)值模擬算例，對(duì)得到的單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度進(jìn)行了參數(shù)分析，并著重考查了損傷及其噪音的影響。結(jié)果表明，低階單元模態(tài)應(yīng)變能比高階模態(tài)更能

3、反映結(jié)構(gòu)的損傷，而且抗噪能力更好。 3.建立了基于單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度分析的結(jié)構(gòu)損傷方程組，并引入了奇異值截?cái)嗨惴ㄇ蠼庠摲匠探M。該方法能同時(shí)識(shí)別損傷位置和損傷程度，是一種直接的（無迭代的）方法。 4.利用簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁模擬算例對(duì)該損傷識(shí)別方法進(jìn)行了驗(yàn)證和分析，并研究了測(cè)試噪聲的影響。結(jié)果表明，在無噪音和低噪音條件下，該方法能夠成功地識(shí)別單損傷和多損傷等不同工況的損傷位置和程度。 5.基于單元模態(tài)應(yīng)變能靈敏度分析，