基于曲率模態(tài)振型的損傷識(shí)別方法研究

基于曲率模態(tài)振型的損傷識(shí)別方法研究
　研究了適用于橋梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的基于曲率模態(tài)振型的損傷識(shí)別方法。以一2D 框架結(jié)構(gòu)有限元模型為數(shù)值算例,比較了使用不同振型、不同損傷程度以及采用不同測(cè)點(diǎn)數(shù)對(duì)損傷識(shí)別效果的影響?？紤]了實(shí)際工程中損傷位置的多樣性及測(cè)量噪聲引起的隨機(jī)誤差,為該方法的工程應(yīng)用提供了相關(guān)依據(jù)。數(shù)值實(shí)驗(yàn)分析表明,該方法能較好地進(jìn)行損
傷定位,并能對(duì)損傷程度給出定性的描述。
結(jié)構(gòu)在服役期間由于受到?jīng)_擊、地震、風(fēng)荷載、腐蝕等的作用,材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化,由此產(chǎn)生了各種各樣的損傷。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)而言,損傷無時(shí)無刻不威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此,及時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷并對(duì)其進(jìn)行修復(fù)顯得尤為重要。早期利用超聲波、X 光、電磁波等手段進(jìn)行的損傷檢測(cè)方法,由于需要預(yù)先知道損傷的大概位置,且要求損傷部位容易接近,因此在實(shí)際工程應(yīng)用中受到了限制。近年來,學(xué)術(shù)界提出了很多基于振動(dòng)理論的損傷檢測(cè)方法[1 ] ,該類方法利用實(shí)測(cè)的振動(dòng)模態(tài)數(shù)據(jù)(頻率、振型等) 經(jīng)過一定的變換
得到不同的損傷指標(biāo),然后用損傷指標(biāo)進(jìn)行損傷的判斷。實(shí)際工程中模態(tài)數(shù)據(jù)很容易通過振動(dòng)測(cè)試獲得,因此這些方法受到了廣泛的關(guān)注。在眾多損傷指標(biāo)中,大多數(shù)都需知道未損結(jié)構(gòu)的模態(tài)信息,如頻率變化比[2 ] 、柔度法[3 ]等;有的甚至需要知道未損結(jié)構(gòu)的剛度矩陣,如模態(tài)應(yīng)變能[4 ] 。而振型曲率只需利用結(jié)構(gòu)在當(dāng)前狀態(tài)下的模態(tài)信息,這為實(shí)際工程應(yīng)用提供了便利。但由于損傷本身的復(fù)雜性和不確定性,不同部位、不同程度的損傷、利用不同的振型數(shù)據(jù)均會(huì)對(duì)損傷識(shí)別效果產(chǎn)生影響。為了深入研究基于振型曲率進(jìn)行損
傷識(shí)別的方法,拓展其工程應(yīng)用,利用Ansys 軟件對(duì)一2D 框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到其各階模態(tài)振型數(shù)據(jù),以模態(tài)曲率為損傷指標(biāo)對(duì)各種損傷工況進(jìn)行了識(shí)別,研究了模態(tài)信息、損傷程度、測(cè)點(diǎn)數(shù)、多損傷、測(cè)量噪聲這幾個(gè)因素對(duì)識(shí)別精度的影響,為今后實(shí)際工程的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。