简支梁损伤识别曲率模态方法分析

论文摘要

现代工程结构正向大型化、复杂化、轻型化方向发展,复杂的服役环境使结构的运行安全受到威胁,对结构进行损伤检测和评估,充分了解结构的实际工作状况,显得很有必要,而损伤识别是检测及评估的重要内容。本文应用频域法中的曲率模态方法对一简支梁损伤模型进行损伤识别,而不再笼统地用某一部分单元刚度下降来模拟损伤,有重要的实用价值。全文共分四章,主要内容如下：1.介绍了结构损伤识别的意义和方法,现阶段国内外在损伤识别领域取得的研究成果和不足,简述了本文的主要内容。2.阐述了应用曲率模态进行结构损伤识别的基本理论,推导了应用曲率模态参数进行损伤识别的有关公式。3.对简支梁模型采用实际存在的对称缺口损伤进行曲率模态研究,用大型有限元ANSYS软件提取结构上表面几何中轴线上一系列节点和损伤缺口节点,应用曲率模态、曲率模态绝对差、曲率模态比、平均曲率模态损伤因子等参数对简支梁进行损伤识别。研究表明,曲率模态参数对简支梁损伤缺口的识别精度由高到低依次为：曲率模态绝对差、平均曲率模态损伤因子、曲率模态、曲率模态比。曲率模态比用于识别损伤结构时存在误判的可能性。4.从实验上验证了简支梁在移动荷载作用下的振动响应二阶导数及振动响应二阶导数绝对差不论对简支梁单一、多处位置损伤还是损伤程度的识别均是一个比较敏感的指标,其中振动响应二阶导数绝对差对结构的损伤识别效果优于振动响应二阶导数,对应的曲线突变更明显,更易于判断,准确性更高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 桥梁损伤识别综述
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 现有研究工作的不足
• 1.4 本文的主要研究工作
• 第2章 曲率模态损伤识别的基本理论
• 2.1 欧拉-伯努利梁的振动微分方程
• 2.2 曲率模态理论
• 2.2.1 曲率模态的正交性
• 2.2.2 曲率模态的获取方法
• 2.3 曲率模态在结构损伤识别中的应用原理
• 2.4 曲率模态绝对差在结构损伤识别中的应用原理
• 2.5 小结
• 第3章 简支梁损伤识别数值分析
• 3.1 有限元法概述
• 3.1.1 有限元法分析过程
• 3.1.2 有限元软件ANSYS简介
• 3.2 简支梁数值分析
• 3.2.1 简支梁有限元模型
• 3.2.2 简支梁频率分析
• 3.3 各工况下曲率模态分析
• 3.3.1 曲率模态分析
• 3.3.2 曲率模态绝对差分析
• 3.3.3 曲率模态比分析
• 3.3.4 平均曲率模态损伤因子分析
• 3.4 小结
• 第4章 简支梁在移动荷载作用下数值分析
• 4.1 移动荷载作用下的振动理论
• 4.2 简支梁跨中位移分析
• 4.3 简支梁振动响应二阶导数分析
• 4.4 简支梁振动响应二阶导数绝对差分析
• 4.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文