考虑质量变化的空间拱结构小损伤识别方法研究

发布时间：2021-10-24 19:11

　　该研究针对空间拱结构损伤识别精度问题,提出了一种空间拱结构小损伤的动态识别方法。该方法在识别过程中考虑损伤区的质量变化的因素来提高了结构损伤识别的精度。在建立的空间拱结构损伤模型中,应用频率和振型的质量因子变化来表示损伤区质量的变化。应用Wittrick-Williams算法对损伤参数进行计算,根据计算结果来判定结构的损伤位置和程度。为了实现应用最少的测量模态和结构振动特性数据对结构损伤精确识别,建立了一个应用遗传算法的优化计算程序对损伤参数优化计算。在该优化程序中,应用初始的随机染色体群代表沿空间拱不同的损伤分布状况。通过对单一损伤、多个损伤区域和不同边界条件下空间拱进行损伤识别案例对所述方法进行验证,并分析解决了对称结构损伤定位唯一性的问题。结果表明,所提出的识别方法对空间拱结构的损伤具有较好的识别效果,所建立的损伤识别程序具有较高的识别精度。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(16)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

拱的微单元及其截面

对结构的损伤精确建模应考虑很多损伤参数,但是结构的任意两个损伤其损伤区域的尺寸、长度、形状和位置可能不同,增加了其计算难度。当前大多数研究都假定损伤为集中于一点,并通过适当刚度的旋转弹簧来模拟。但是该模型一般不能模拟质量的减少。为了实现对质量减少的模拟,本文建立的损伤模型应用较小的尺寸单元来模拟,损伤单元相对于健康单元具有较弱的刚度和较小的质量,从而实现对损伤刚度降低和质量减少的模拟(见图2)。通常损伤可以应用如图2所示的以下3个参数来进行模拟:

通过将空间拱在轴线方向上划分成Np个单元,实现对空间铁木辛柯拱的损伤参数识别逆问题求解。在每个标准的拱单元长度上定义了程序能够识别的损伤最小扩展度,每个单元都可以应用不同的横截面强度来定义损伤,如图3所示。每个损伤区域的位置应用单元的第一个节点(左节点)位置对应,损伤大小由β参数来确定。损伤扩展程度由具有相同β参数的单元数量来确定。未发生损伤的拱单元是β参数的一个特殊情况,这时β=1。此外,假定拱的每个损伤部分的β参数都大于1,并且与对应的损伤强度成正比。


本文编号：3455824