空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別方法對(duì)比研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康診斷是目前土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)課題，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)選擇合適的結(jié)構(gòu)健康診斷方法更是研究的重點(diǎn)。建立模型，探尋結(jié)構(gòu)損傷的信息，利用該信息并通過(guò)一些識(shí)別方法對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的位置和程度進(jìn)行判定是結(jié)構(gòu)健康診斷的基本程序。
　　本文主要進(jìn)行以下的研究工作：應(yīng)用單元廣義應(yīng)變差法、結(jié)合頻率的靜態(tài)響應(yīng)法以及殘余力方法對(duì)空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和空間管桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別，主要內(nèi)容如下：
　　1.利用本文提出的兩種基于單元廣義應(yīng)變差的損傷識(shí)別方法分別對(duì)

2、空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和空間管桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別和抗噪分析。第一種是基于廣義位移的單元應(yīng)變差損傷識(shí)別方法，該方法對(duì)沖擊荷載作用下的結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)時(shí)程曲線(xiàn)絕對(duì)值進(jìn)行積分，通過(guò)積分得出結(jié)點(diǎn)廣義位移，由結(jié)點(diǎn)廣義位移推導(dǎo)單元廣義應(yīng)變，采用結(jié)構(gòu)損傷前后的單元廣義應(yīng)變差作為結(jié)構(gòu)損傷定位的識(shí)別指標(biāo)，并以損傷單元廣義應(yīng)變差值大小確定損傷程度。第二種是基于廣義應(yīng)變的單元應(yīng)變差損傷識(shí)別方法，該方法根據(jù)沖擊荷載作用下各個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)程響應(yīng)應(yīng)用有限元理論求出對(duì)應(yīng)的應(yīng)變時(shí)程響應(yīng)

3、，將應(yīng)變時(shí)程響應(yīng)絕對(duì)值求和得出單元廣義應(yīng)變，采用結(jié)構(gòu)損傷前后的單元廣義應(yīng)變差作為結(jié)構(gòu)損傷定位的識(shí)別指標(biāo)，并以損傷單元廣義應(yīng)變差值大小確定損傷程度。為了便于區(qū)別，在本文后面的分析過(guò)程中，稱(chēng)第一種方法為廣義應(yīng)變差法1，第二種方法為廣義應(yīng)變差法2。
　　2.利用結(jié)合頻率的靜態(tài)響應(yīng)法分別對(duì)空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和空間管桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別和抗噪分析。應(yīng)用結(jié)構(gòu)對(duì)靜態(tài)加載的響應(yīng)并結(jié)合低階固有頻率信息，對(duì)結(jié)構(gòu)特性參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，由此確定可能的損傷位置。并通

4、過(guò)計(jì)算損傷前后位移差值，對(duì)比模擬實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的位移差值，構(gòu)造誤差功能函數(shù)，利用凹二次函數(shù)確定損傷程度。為了能夠準(zhǔn)確定位出多損傷工況的損傷單元，本文提出了一種針對(duì)多損傷工況的二次識(shí)別方法。將多損傷工況下引起的位移變化量減去第一次識(shí)別時(shí)已經(jīng)識(shí)別出的損傷單元在單損傷工況下貢獻(xiàn)的位移變化量，并以該值作為新的參照指標(biāo)再次進(jìn)行損傷定位識(shí)別，根據(jù)彈性疊加原理，即可定位多損傷工況下的損傷單元。
　　3.利用殘余力方法對(duì)空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和空間管桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行

5、損傷識(shí)別。由殘余力向量可以判定損傷位置，求解殘余力方程可以得到結(jié)構(gòu)的損傷程度。
　　4.通過(guò)對(duì)空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和空間管桁架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬表明：基于廣義應(yīng)變差的兩種損傷識(shí)別方法能夠有效識(shí)別結(jié)構(gòu)不同位置和程度的局部損傷，且抗噪聲能力優(yōu)于現(xiàn)有的基于單元應(yīng)變模態(tài)差的識(shí)別方法；利用結(jié)合頻率的靜態(tài)響應(yīng)法損傷定位和定量能力均很強(qiáng)，但抗噪能力有限；殘余力法對(duì)不同損傷程度的單損傷、多損傷工況均可以準(zhǔn)確識(shí)別并定量損傷單元，不足之處是需要完整振型，數(shù)據(jù)處理