杆件损伤的试验与数值模拟研究

论文摘要

结构损伤诊断是土木工程学科中的热点问题。工程实际有迫切的需求。杆件自身既是一种代表性的结构,也是构成大型复杂结构的基本单元。结构损伤大多表现在杆件和节点上。本文以杆件损伤识别为目标。采用模型试验,理论分析和数值模拟等手段展开较系统的研究。取得以下的成果:(1)对钢直管模型进行了模态测试。应用模态测试数据证明了乐音准则和频率比法的有效性。(2)分别采用扭簧模型、阶梯梁模型计算了钢直管模型的解析解,并同ANSYS数值模拟结果与实验实测值进行了对比。结果表明钢直管模型的解析解与试验实测值存在一定差别,但可以用来定性的判断数值模拟结果的有效性。数值模拟结果与实验实测值较接近,可以近似作为结构健康诊断基准,对结构损伤进行粗略的判断。(3)提出了对于满足对称性的结构,可以应用对称信号法、乐音准则法和频率比法对结构进行健康诊断;对不满足对称性的结构可以将ANSYS数值模拟所得频率作为健康基准,结合乐音准则法和频率比法进行健康诊断。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构损伤识别方法
• 1.2.1 传统的损伤识别方法
• 1.2.2 基于结构测试的损伤识别法
• 1.3 本文主要研究内容及文章结构安排
• 第二章 几种基于结构频率的损伤识别方法
• 2.1 引言
• 2.2 对称信号法
• 2.3 乐音准则法
• 2.4 频率比法
• 2.4.1 频率比法原理
• 2.4.2 频率比法进行损伤定位步骤
• 2.5 本章小结
• 第三章 直管损伤的实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 钢直管模型模态测试试验简介
• 3.2.1 试件、试验仪器、试验目的及原理
• 3.2.2 试验测试测点布置
• 3.2.3 试验测试结果
• 3.3 结合对称信号法的乐音准则法的实验验证
• 3.4 频率比法进行损伤定位试验验证
• 3.5 本章小结
• 3.6 附录
• 第四章 直管损伤探测的数值模拟
• 4.1 前言
• 4.2 求解梁横向振动固有频率的状态向量法
• 4.2.1 状态向量法简介
• 4.2.2 无损伤梁的横向振动频率
• 4.2.3 小损伤梁的固有频率
• 4.2.4 阶梯梁的横向振动固有频率
• 4.3 实验模型横向振动固有频率解析解
• 4.4 钢直管模型横向振动固有频率的数值模拟
• 4.4.1 ANSYS 简介
• 4.4.2 直管损伤的 ANSYS 模拟
• 4.5 本章小结
• 第五章 结语
• 5.1 本文总结
• 5.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间主要参与的课题