梁式结构损伤模式识别研究

发布时间：2020-07-19 01:23

【摘要】：由于各种荷载和突发灾害的不利影响,梁式结构在运营过程中均会产生一定程度的损伤。随着损伤的不断积累,结构的安全性能不断下降,承载能力不断降低,这不仅为结构的安全使用带来隐患,甚至还会引发重大工程事故。所以结构损伤识别的目的,就是要提出准确可靠的损伤识别方法,从而及时地掌握结构损伤状态,为采取合理有效的防护加固措施提供科学依据。本文将梁式结构作为研究对象,从能量的观点出发,推导出结构局部刚度变化以及质量变化分别对其动力特性的影响,并以此为基础,将模式识别技术应用于结构损伤识别中,通过构造合适的特征向量与模式向量,利用距离分类器识别出了结构的损伤位置,形成了相应的损伤模式识别方法。其主要内容与创新点有:(1)针对梁式结构,从能量的观点出发,推导得到结构局部刚度变化和质量变化分别与固有频率相对改变量的关系。指出当结构产生单一刚度损伤时,其各阶固有频率的相对改变量与结构损伤处刚度归一化后的对应阶曲率模态的平方值呈正比;当结构产生单一质量损伤时,其各阶固有频率的相对改变量与结构损伤处质量归一化后的对应阶位移模态的平方值呈正比。(2)基于结构刚度损伤与固有频率的函数关系,选取结构损伤前后的相邻两阶固有频率的相对改变量之比为特征参数,构造结构损伤模式向量和实际损伤特征向量,并利用距离分类器度量特征向量与各模式向量的相似程度,进而识别结构损伤,形成了结构刚度损伤的模式识别方法。通过两个算例和悬臂梁刚度削弱试验对该方法进行了验证,结果表明其具有一定的识别精度。(3)基于结构质量损伤时其位移模态与固有频率相对改变量的关系,利用结构损伤前的位移模态构造结构损伤模式向量,以结构损伤前后固有频率的相对改变量构造实际损伤特征向量,采用最大归一化距离的判别准则,实现了结构损伤的定位,形成了结构质量损伤模式识别方法。通过将有限元数值模拟与试验验证相结合,验证了该方法的可靠性,并对影响其识别结果精度的因素进行了分析。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU317
【图文】：

国经济不断高速发展，基础设施不断完善，各段，桥梁结构会受到各种荷载和突发灾害（地震影响，从而产生一定的损伤。随着损伤的不断，承载能力不断降低，如若不能及时识别结构重影响结构的安全使用，甚至造成重大工程事故大桥桥板发生断落，造成 33 人遇难 17 人受伤劳性能较差且多年超载运营使桥梁产生较大损伤江南门大桥悬索发生断裂，桥面预制板发生坍塌事故原因是承重钢缆部分生锈使得桥梁承载能力路高架桥部分桥体突然坍塌，如图 1-1 所示，事原因是对桥墩实施爆破引起桥梁整体结构破坏，故实例中的桥梁结构在各种不利因素的影响下于未能及时识别损伤并采取相应养护加固措施大损失。因此，准确有效的对结构损伤进行识保障桥梁结构安全运营具有极其重要的意义。

图 1-2 遗传算法工作图桁架桥为研究对象，将桥梁静载状态下并利用其差值建立目标函数，采用遗损伤[37]。Chiang 等将遗传算法与模态定损伤位置后，使用遗传算法搜寻全问题[38]。易伟建等采用多父体杂交和低阶固有频率和振型模态数据识别梁数值算例验证了该方法的可行性[39]。中，将单元刚度损伤系数作为优化变数的相似程度，定义遗传算法的淘汰架结构的多损伤进行了识别[40]。袁颖识别不可靠的问题，对遗传算法进行优化目标函数和淘汰准则，提高了该续梁结构的损伤识别时效果较好[41-42]进行损伤识别，在结构有限元模型不

构和简单梁式结构为研究对象，时需要对传统遗传算法进行优化当的遗传算子和相应的控制参数达到运算终止条件，缩短遗传算法法大量处理单元连接形成的信息处层处理单元的输出作为下一层处整各项控制参数，直到建立起输性映射关系，实现对期望输出的播算法的 BP 神经网络应用较广，处理单元，其基本原理如图 1-3 所模态参数，输出层设定为结构损情况，利用学习规则调整单元间结构模态参数与结构损伤之间的xlmWmnW

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄斌;冯永辉;赵毅;;三维随机梁式结构的频率可靠性分析[J];中国科技论文在线;2011年05期

2 吴艳红;王春玲;梁志刚;;幂函数模量成层土上剪切梁式结构的随机地震反应[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2009年03期

3 李大望;霍达;王东炜;;具有多集中质量的弯曲型梁式结构动力特性分析[J];河南科学;1995年S1期

4 刘习军;商开然;张素侠;孙良;施睿智;;基于小波包变换的梁式结构损伤定位方法[J];实验力学;2015年03期

5 戴吉春;;高梁式结构在北方寒冷地区应用的技术研究[J];黑龙江水利科技;2012年03期

6 姜占才;梁式结构承爆极限荷载的确定及应用[J];青海大学学报(自然科学版);2003年03期

7 刘开国;大跨度张弦梁式结构的分析[J];空间结构;2001年02期

8 张琼;南娜娜;朱前坤;杜永峰;;人行荷载下梁式结构振动分析的DQ-IQ混合法[J];计算力学学报;2019年02期

9 赏莹莹;王丽佳;黄文琪;;结构设计竞赛中碰撞冲击下梁式结构设计与模型制作[J];绍兴文理学院学报(教育版);2019年01期

10 王小明;;钢筋混凝土梁式结构的裂缝与应对措施[J];山西建筑;2009年27期

相关会议论文 前3条

1 张光富;;“广义”板梁式结构的统一差分方法[A];第三届空间结构学术交流会论文集（第二卷）[C];1986年

2 潘旦光;周平;何惠平;李顺;;基于曲率模态梁式结构的损伤定位分析[A];第16届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2007年

3 张尧;戴晓玮;向志海;陆秋海;;敲击扫描式桥梁损伤检测方法初探[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

相关硕士学位论文 前6条

1 王道恒;梁式结构损伤模式识别研究[D];武汉理工大学;2018年

2 郭翔;工形截面裂缝梁式结构动力特性计算与裂缝损伤诊断方法[D];吉林大学;2018年

3 黄浩维;柔性梁式结构的建模与控制设计[D];华南理工大学;2014年

4 彭康林;梁式结构可更换式加固方法研究[D];大连理工大学;2016年

5 李军;梁式结构动力损伤识别方法研究[D];大连理工大学;2007年

6 张林林;基于静力测量数据的梁式结构统计模型修正[D];武汉理工大学;2013年

本文编号：2761691