含裂纹损伤结构的瞬态响应和损伤识别

论文摘要

结构裂纹给结构服役安全构成了严重的威胁,及时准确的识别结构的损伤对于完善管理、减少事故隐患具有重要意义。由于结构发生损伤后会对结构动态特性产生影响,因此可以通过监测结构固有频率、阻尼、振型等量的变化来评估结构的损伤情况。但目前对损伤识别所做的研究主要集中在频域范围内,对于包含更多损伤信息的时域信息的分析研究很少。本文讨论含裂纹损伤结构的瞬态响应和损伤识别,首先通过傅立叶变换,将瞬态荷载作用的问题转化为频域范围内的问题,然后基于断裂力学的线弹簧模型,导出损伤单元的动刚度矩阵和动刚度有限元方程,由此可求出频域范围内含裂纹损伤结构的响应。在此基础上,利用傅立叶逆变换求出结构的瞬态响应。用上述方法求得了三种典型损伤结构的位移响应,并分析了损伤程度,损伤位置和多个损伤对位移响应的影响。小波分析因为在空间、频率域都具有表征信号局部特征的能力,作为损伤识别的一种方法已经得到了很多研究。进一步用小波分析对损伤与无损情况下三种结构位移响应之间的区别作了初步探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 损伤识别研究的意义
• 1.2 结构损伤识别的发展现状
• 1.3 结构损伤识别的方法
• 1.3.1 局部损伤识别方法
• 1.3.2 整体损伤识别方法
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 带裂纹结构的瞬态响应分析
• 2.1 概述
• 2.2 结构响应分析的基本理论
• 2.2.1 冲击荷载的反应分析
• 2.2.2 动力抗弯刚度矩阵
• 2.2.3 考虑轴向变形的动刚度矩阵
• 2.3 含裂纹单元的动刚度矩阵
• 2.3.1 局部坐标系下具有弯曲和轴向变形的动刚度矩阵
• 2.3.2 整体坐标系下含裂纹梁单元的动刚度矩阵
• 2.4 数值算例
• 2.4.1 悬臂梁
• 2.4.2 简支梁
• 2.4.3 框架结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 小波分析与损伤识别
• 3.1 小波分析的基本理论
• 3.1.1 连续小波变换
• 3.1.2 离散小波变换
• 3.1.3 信号的奇异性理论
• 3.2 损伤结构位移响应的小波分析
• 3.2.1 悬臂梁
• 3.2.2 简支梁
• 3.2.3 框架结构
• 3.3 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 本文的局限性与展望
• 参考文献
• 致谢