梁式結(jié)構(gòu)動(dòng)力損傷識(shí)別方法研究.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)的使用期長(zhǎng)達(dá)幾十年、甚至上百年，環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等災(zāi)害因素的耦合作用將不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減，從而抵抗自然災(zāi)害、甚至正常環(huán)境作用的能力下降，極端情況下引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā)事故，因此研究結(jié)構(gòu)的早期損傷識(shí)別問(wèn)題對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性具有重要的實(shí)際意義。結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別問(wèn)題就是要根據(jù)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的性態(tài)去判別結(jié)構(gòu)損傷的出現(xiàn)、位置和程度，結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生損傷要確定其損傷的位置和程度就涉及到結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別

2、定位技術(shù)和定量技術(shù)的研究。大多數(shù)工程結(jié)構(gòu)都是由梁式結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的，或者說(shuō)它們?cè)诤?jiǎn)化計(jì)算時(shí)可以看作是簡(jiǎn)單的梁式結(jié)構(gòu)，因此本文將以梁式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)來(lái)研究結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別，并在以下幾個(gè)方面開(kāi)展了研究工作： 1.考慮邊界條件損傷梁的模態(tài)分析 詳細(xì)介紹了梁式結(jié)構(gòu)自振頻率理論解析解的計(jì)算方法，推導(dǎo)了簡(jiǎn)支梁的振型函數(shù)和振動(dòng)頻率公式，并給出了各種不同邊界條件下等截面梁自振頻率超越方程。并進(jìn)一步推導(dǎo)了非均勻截面梁(截面呈階梯變化的梁)的自振頻

3、率的解析計(jì)算公式，為今后計(jì)算類似結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特征打下基礎(chǔ)。接著研究了不同邊界條件下等截面梁自振頻率的近似計(jì)算方法.集中質(zhì)量法，它是一種非常有效的計(jì)算梁式結(jié)構(gòu)自振頻率的近似方法，并且在諸多工程實(shí)際和設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。 2.基于頻率變化的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別 詳細(xì)介紹了以頻率為損傷識(shí)別參量的兩種損傷識(shí)別方法，即基于頻率的整體損傷估計(jì)法和基于頻率變化平方比法。然后通過(guò)對(duì)一個(gè)鋼懸臂梁進(jìn)行損傷識(shí)別數(shù)值仿真計(jì)算，利用這兩種方法識(shí)別不同損

4、傷工況下鋼懸臂梁的損傷。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，全局振動(dòng)頻率對(duì)損傷不夠敏感，并且它不能識(shí)別損傷的位置，僅能判斷鋼懸臂梁是否發(fā)生了損傷，可以定性地確定損傷的程度。而頻率變化比方法能進(jìn)行損傷定位識(shí)別，卻不能對(duì)損傷程度進(jìn)行識(shí)別。這兩種方法結(jié)合使用就可以同時(shí)識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷程度和損傷位置。它們的優(yōu)點(diǎn)就是頻率是最容易得到的損傷判別參數(shù)，而且測(cè)量方法簡(jiǎn)單以及測(cè)量精度高。 3.基于應(yīng)變類參數(shù)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別 通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)單一位置損傷和多位置損