基于动力特性的梁式结构损伤识别研究

发布时间：2021-05-10 05:49

　　动力特性的结构损伤识别方法是一种全局性、无损伤、快速监测的方法,具有突出的优点,而成为国内外研究的热点。虽然在理论上取得一系列的进展,但仍然存在许多问题。大多数损伤识别方法只能进行损伤定位和定性判断损伤程度,能反应实际损伤程度的损伤识别方法不多,普遍存在定量误差较大、计算复杂的特点,有些还用到基准有限元模型。此外,由于忽略实际工程应用中存在的一些问题,使得能够应用于实际工程的不多。因此,研究能够正确反应结构损伤位置和损伤程度的方法,是采用动力特性的损伤识别技术中一个亟待解决的问题。其中敏感性参数的选择决定着损伤程度定量的成败,本文在已有的理论基础上,从敏感性参数选择和建立损伤程度与敏感性指标的显式关系出发,对简支梁和连续梁测点间全损伤形式和测点间局部损伤形式的损伤定量进行研究,主要内容包括:1.建立不同长高比下不同梁理论对应的简支梁模型,将不同梁理论所求的解与弹性梁理论所求的解进行对比,分析不同梁理论的固有频率相对误差得出不同梁理论的适用范围,为结构损伤识别数值模拟验证在模型选择上提供参考依据。2.以实现结构损伤程度定量为目的,基于位移曲率与刚度的确定关系,对结构损伤程度定量公式进行推... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：197 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 结构损伤识别研究背景及意义
    1.2 结构损伤识别的研究现状
        1.2.1 有基准数据的结构损伤识别
        1.2.2 无基准数据的损伤识别
        1.2.3 裂纹梁的损伤识别研究现状
    1.3 结构损伤识别的敏感性参数选择
    1.4 结构损伤识别存在的主要问题
    1.5 本文的研究内容
第2章 梁的计算模态分析理论基础
    2.1 引言
    2.2 梁自振频率和振型的理论解析解
        2.2.1 Euler-Bernoulli梁的理论解析解
        2.2.2 Timoshenko梁的理论解析解
    2.3 结构动力有限元模态分析
        2.3.1 结构有限元运动方程和自振频率与振型的求解
        2.3.2 Euler-Bernoulli梁有限元模型
        2.3.3 考虑剪切变形的Euler-Bernoulli梁有限元模型(EBTS)
        2.3.4 Timoshenko梁有限元模型
        2.3.5 空间实体单元有限元模型
    2.4 不同模型的结构频率比较
        2.4.1 频率相对误差定义
        2.4.2 ANSYS模态分析及不同梁理论对应单元介绍
        2.4.3 简支梁数值算例
    2.5 小结
第3章 柔度曲率的结构损伤识别理论
    3.1 引言
    3.2 模态柔度矩阵的基本原理
    3.3 基于柔度曲率指标的损伤定位
        3.3.1 均匀荷载面曲率差
        3.3.2 逐跨均匀荷载面曲率差
        3.3.3 模态柔度曲率矩阵差
        3.3.4 模态柔度差曲率矩阵
        3.3.5 模态柔度矩阵曲率范数差
    3.4 结构损伤程度定量方法
        3.4.1 结构损伤的模拟
        3.4.2 单元损伤程度
        3.4.3 测点等效线刚度损伤程度
        3.4.4 结构损伤区间中间位置的进一步定位
        3.4.5 结构损伤长度与程度的确定
        3.4.6 裂纹的损伤程度定量
    3.5 小结
第4章 柔度曲率指标损伤识别的数值验证
    4.1 引言
    4.2 长高比对不同梁理论损伤识别的影响
    4.3 不同损伤形式的结构损伤识别
        4.3.1 计算模型
        4.3.2 梁单元模型的结构损伤识别
        4.3.3 实体单元模型的结构损伤识别
    4.4 X=1柔度损伤指标效果分析
        4.4.1 简支梁算例
        4.4.2 连续梁算例
        4.4.3 考虑弯矩变化的连续梁结构损伤定量
        4.4.4 指标抗噪性分析
    4.5 任意损伤位置的损伤识别
        4.5.1 简支梁算例
        4.5.2 连续梁算例
    4.6 基于裂纹梁模型的结构损伤识别
        4.6.1 模型
        4.6.2 单裂纹损伤识别
        4.6.3 多裂纹损伤识别
        4.6.4 抗噪性分析
    4.7 无基准数据的结构损伤识别
        4.7.1 均匀荷载面曲率曲线的拟合
        4.7.2 结构的损伤定量
        4.7.3 简支梁算例
    4.8 小结
第5章 模态振型曲率的结构损伤识别
    5.1 引言
    5.2 基于模态振型曲率的结构损伤基本理论
        5.2.1 模态振型的基本原理
        5.2.2 模态振型曲率差(曲率模态差)
        5.2.3 叠加曲率模态改变率
        5.2.4 频率权值叠加曲率模态改变率
    5.3 模态振型曲率的结构损伤识别
        5.3.1 简支梁算例
        5.3.2 连续梁算例
    5.4 小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录 攻读硕士研究生期间发表学术论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种改进均匀荷载面曲率差的连续梁损伤检测方法[J]. 唐盛华,秦付倩,苏彬建,周楠.  湘潭大学自然科学学报. 2017(02)
[2]基于频响函数截断奇异值响应面的有限元模型修正[J]. 张勇,侯之超,赵永玲.  振动工程学报. 2017(03)
[3]含多条裂纹梁的模态与振动疲劳寿命分析[J]. 马一江,陈国平.  振动.测试与诊断. 2017(02)
[4]基于模态柔度矩阵识别结构损伤方法研究[J]. 刘小燕,姜太新,王光辉.  长沙大学学报. 2017(02)
[5]含裂纹悬臂梁的振动特性分析[J]. 孔成,续秀忠.  噪声与振动控制. 2016(05)
[6]含裂纹梁参数的谐响应识别[J]. 陈岩,芦旭,张宇航,关振群.  计算力学学报. 2016(05)
[7]柔度曲率法在输电塔损伤识别中的应用[J]. 吴秀峰,常青.  噪声与振动控制. 2016(04)
[8]基于结构模态四阶导数的裂纹梁损伤检测[J]. 聂彦平,毛崎波,陈安福.  黑龙江科技信息. 2016(09)
[9]基于柔度相对变化率曲率矩阵的损伤结构识别方法[J]. 徐飞鸿,戴斌.  长沙理工大学学报(自然科学版). 2015(04)
[10]基于曲率模态曲线的结构损伤识别方法[J]. 徐飞鸿,朱检,张婷婷.  世界地震工程. 2015(04)

博士论文
[1]基于多模态参数的桥梁结构损伤识别方法研究[D]. 孙杰.武汉理工大学 2013
[2]基于振动特征指标与Kriging模型的结构损伤识别方法研究[D]. 高海洋.大连理工大学 2013
[3]混凝土桥梁结构损伤识别试验研究[D]. 唐盛华.湖南大学 2013
[4]不确定条件下桥梁结构损伤识别及状态评估的模糊计算方法研究[D]. 焦峪波.吉林大学 2012
[5]大、中跨径预应力混凝土桥梁评价理论及方法研究[D]. 林阳子.哈尔滨工业大学 2009
[6]基于能量指标的结构损伤识别理论与试验研究[D]. 陈晓强.华中科技大学 2009
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[8]非比例阻尼条件下海洋平台模型修正与损伤诊断方法研究[D]. 刘福顺.中国海洋大学 2008
[9]桥梁结构损伤识别的动力指纹方法研究[D]. 冉志红.西南交通大学 2007
[10]基于应变模态技术的结构损伤诊断直接指标法研究[D]. 顾培英.河海大学 2006

硕士论文
[1]含裂缝的简支梁桥动力特性分析及参数识别研究[D]. 毕炳祥.吉林大学 2017
[2]基于实时监测的混凝土梁桥安全性能快速评估方法研究[D]. 林迪南.东南大学 2016
[3]基于曲率模态的梁桥结构损伤识别方法研究[D]. 龚垚.重庆交通大学 2016
[4]参数信息不完备状况下桥梁结构损伤识别方法研究[D]. 许言平.吉林大学 2015
[5]基于现场实测的高层建筑有限元模型修正研究[D]. 陈奋.湖南大学 2015
[6]基于位移变形理论的空间梁模型分析与研究[D]. 周倩南.浙江大学 2015
[7]基于振动测试的桥梁损伤识别研究[D]. 关士锋.河北工业大学 2015
[8]基于模态分析的弯坡连续刚构桥损伤识别与评估方法研究[D]. 黄玉坤.长安大学 2013
[9]均匀试验设计方法在土木工程中的应用研究[D]. 宋杰.昆明理工大学 2011
[10]基于结构振动梁桥损伤识别方法的研究[D]. 李伶.河北工业大学 2011



本文编号：3178805