结构应变模态参数识别及损伤识别研究

发布时间：2017-04-11 17:07

  本文关键词：结构应变模态参数识别及损伤识别研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：应变模态参数对结构局部刚度的变化较为敏感,因此,通过对结构损伤前后应变模态参数进行分析可实现结构的损伤识别。然而,损伤识别的精度有赖于应变模态参数的精度。本文以结构应变模态参数识别及基于应变模态参数的损伤识别为主题开展研究,主要研究工作如下：(1).研究了应变模态参数识别理论和随机子空间(Stochastic Subspace Identification-SSI)应变模态参数识别方法。建立了随机子态空间模型的状态空间方程,推导了基于协方差驱动和基于数据驱动的随机子空间应变模态参数识别方法,比较了两类随机子空间识别算法的异同,证明了数据驱动随机子空间方法计算效率更高。(2).推导了单元模态应变能损伤识别方法。以单元刚度降低表征结构损伤,根据损伤前后结构振型的改变求解单元模态应变能,利用DS证据理论对各阶单元模态应变能进行数据融合计算,以提高损伤定位精度。数值结果表明,模态应变能损伤识别指标对单处或多处损伤都能较好的实现损伤定位。(3).提出了基于应变参数的模态应变能计算方法。将应变模态参数应用到模态应变能损伤识别中,证明了单元模态应变能可以由应变振型、单元刚度矩阵及单元向量转换矩阵计算求得。将随机子空间应变参数识别方法、模态应变能损伤识别方法及DS证据理论有效结合,形成了从传感器信号测试到结构损伤定位的损伤识别系统。数值结果表明,该系统可以有效识别出结构损伤位置。
【关键词】：损伤识别 应变模态 模态应变能法 数据融合
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O346.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 应变模态参数识别方法的研究现状9-10
• 1.3 损伤识别方法的研究现状10-16
• 1.3.1 基于结构动力指纹的损伤识别方法10-14
• 1.3.2 基于模型修正的损伤识别方法14-15
• 1.3.3 基于频响函数的结构损伤识别方法15-16
• 1.4 数据融合技术16-17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第二章 应变模态分析技术19-44
• 2.1 引言19
• 2.2 应变模态分析理论19-21
• 2.2.1 应变模态响应的有限元模型19-20
• 2.2.2 应变模态振型之间的正交性20-21
• 2.3 应变模态的随机子空间识别方法21-30
• 2.3.1 系统用应变表示的状态空间模型的建立22-24
• 2.3.2 协方差驱动随机子空间识别方法24-27
• 2.3.3 数据驱动随机子空间识别方法27-29
• 2.3.4 系统参数识别29-30
• 2.4 数值仿真研究30-43
• 2.4.1 简支梁有限元模型30
• 2.4.2 损伤工况30-31
• 2.4.3 协方差驱动随机子空间应变模态参数识别31-37
• 2.4.4 数据驱动随机子空间应变模态参数识别37-43
• 2.5 本章小结43-44
• 第三章 基于模态应变能的结构损伤识别方法44-60
• 3.1 引言44
• 3.2 模态应变能变化率损伤定位法44-47
• 3.2.1 理论基础44-46
• 3.2.2 损伤指标46-47
• 3.3 DS证据理论47-48
• 3.4 简支梁数值仿真研究48-53
• 3.4.1 简支梁有限元模型48-49
• 3.4.2 无噪声影响的损伤识别结果49-51
• 3.4.3 噪声对损伤识别结果的影响分析51-53
• 3.5 平面刚架数值仿真研究53-59
• 3.5.1 平面刚架有限元模型53-54
• 3.5.2 无噪声影响的损伤识别结果54-56
• 3.5.3 噪声对损伤识别结果的影响分析56-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第四章 基于模态应变能损伤识别的改进方法60-75
• 4.1 引言60
• 4.2 梁结构有限元模型60-61
• 4.3 位移-应变组合向量与系统矩阵61-63
• 4.4 模态应变能损伤指标改进算法63-64
• 4.5 数值仿真研究64-69
• 4.5.1 简支梁有限元模型64
• 4.5.2 无噪声影响的损伤识别结果64-66
• 4.5.3 噪声对损伤识别结果的影响分析66-69
• 4.6 平面刚架数值仿真研究69-74
• 4.6.1 平面刚架有限元模型69
• 4.6.2 无噪声影响的损伤识别结果69-71
• 4.6.3 噪声对损伤识别结果的影响分析71-74
• 4.7 本章小结74-75
• 第五章 总结与展望75-77
• 5.1 全文工作总结75-76
• 5.2 展望76-77
• 参考文献77-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宗周红;牛杰;王浩;;基于模型确认的结构概率损伤识别方法研究进展[J];土木工程学报;2012年08期

2 管德清;黄燕;;基于应变模态小波变换的框架结构损伤识别研究[J];计算力学学报;2010年02期

3 姜绍飞;;结构健康监测-智能信息处理及应用[J];工程力学;2009年S2期

4 单德山;李乔;张吉刚;;蒙特卡罗法在桥梁损伤识别中的应用[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2009年05期

5 彭细荣;路新瀛;陈肇元;;结构应变模态识别的随机子空间方法[J];振动与冲击;2008年06期

6 任伟新;彭雪林;;青洲斜拉桥的基准动力有限元模型[J];计算力学学报;2007年05期

7 ;Crack detection using a frequency response function in offshore platforms[J];Journal of Marine Science and Application;2007年03期

8 顾培英;陈厚群;李同春;邓昌;;基于损伤应变模态的结构损伤识别直接指标法[J];自然科学进展;2007年02期

9 姜绍飞;张春梅;金子巍;牛德生;徐云良;张帅;邱云飞;;基于BP神经网络和D-S证据理论的损伤识别方法[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2007年01期

10 徐丽;易伟建;吴高烈;;结构局部损伤诊断的应变模态方法——分析与应用[J];自然灾害学报;2006年03期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 吴春利;基于应变模态桥梁健康监测关键技术研究[D];吉林大学;2012年

2 方圣恩;基于有限元模型修正的结构损伤识别方法研究[D];中南大学;2010年

3 顾培英;基于应变模态技术的结构损伤诊断直接指标法研究[D];河海大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 盛懋;基于单元模态应变能灵敏度的结构损伤识别研究[D];重庆大学;2014年

2 冉树林;梁式结构损伤识别的应变模态灰色相关性研究[D];西南交通大学;2014年

3 单一男;基于应变模态方法的薄壁结构损伤识别[D];大连理工大学;2013年

4 曹丹;红外断层成像无损检测研究[D];南京理工大学;2013年

5 王锋;应变模态分析在机械结构损伤检测中的应用[D];太原理工大学;2011年

6 高锐;数据融合方法在结构损伤检测中的应用研究[D];西安建筑科技大学;2008年

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