框架结构体系损伤识别方法研究

论文摘要

本文进行了下面的研究工作:定义了一种新型的结构损伤指数;研究分析了该损伤指数与结构损伤程度的变化关系,发现该指数及其变化率随结构损伤程度单调变化,可以用于判定和标定损伤;在结构上设定了损伤,并用该损伤指数对该损伤进行识别;将利用损伤指数识别的结果与利用两种时域模态识别方法和利用两种频域模态识别方法的识别结果进行比较。具体内容是:1、定义了一种新型的结构损伤识别指数。2、利用 ANSYS 软件建立了三层钢框架结构有限元分析模型,通过改变损伤部位的弹性模量来模拟损伤,进行了结构完好状态和四种损伤状态模态分析和白噪声下时程响应分析。3、根据时程响应计算位移响应函数和损伤指数。首先,针对结构完好状态,对该指数进行了稳定性验算。然后,研究了损伤指数随损伤程度的变化规律,数值模拟结果显示,该指数对小损伤敏感,可以进行损伤判定与标定。4、利用随机减量法获得结构的各个测点的自由振动响应,利用 NExT 法来得到结构各个测点相对于参考点的互相关函数,将其当作结构的脉冲响应函数,进而利用 ITD 法和 ERA 法对各种状态下的模态进行识别,从而判断损伤。利用激励和结构的响应计算结构的频响函数,利用最小二乘圆拟合法和正交多项式曲线拟合法两种频域方法对模态参数进行识别。5、比较新损伤指数与其它四种方法识别效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1 章 绪论
• 1.1 工程结构健康诊断的意义
• 1.2 基于振动信号分析的结构损伤识别方法研究现状
• 1.2.1 基于固有频率变化的损伤识别方法
• 1.2.2 基于振型变化的损伤识别方法
• 1.2.3 基于柔度变化的损伤识别方法
• 1.2.4 模型修正法
• 1.2.5 时频分析方法
• 1.2.6 基于环境激励的损伤识别方法
• 1.2.7 人工神经网络的应用
• 1.2.8 遗传算法的应用
• 1.3 选题的意义
• 1.4 本文主要工作
• 第2 章 新型损伤指数研究
• 2.1 新型损伤指数定义
• 2.2 框架结构模拟损伤程度与新型损伤指数关系
• 2.2.1 钢框架结构模型
• 2.2.2 白噪声激励下框架结构位移响应函数
• 2.2.3 新型损伤指数稳定性验算
• 2.2.4 损伤指数及其变化率随损伤程度的变化情况
• 2.3 本章小结
• 第3 章 两种时域和两种频域方法对模拟损伤的识别
• 3.1 白噪声激励下的自由振动响应与频响函数
• 3.1.1 随机减量法
• 3.1.2 NExT 法
• 3.1.3 频响函数的估计方法
• 3.2 ITD 方法
• 3.2.1 ITD 方法介绍
• 3.2.2 对框架模型模拟损伤的识别结果
• 3.3 ERA 方法
• 3.3.1 ERA 方法介绍
• 3.3.2 对框架模型模拟损伤的识别结果
• 3.4 最小二乘圆拟合法
• 3.4.1 最小二乘圆拟合法介绍
• 3.4.2 对框架模型模拟损伤的识别结果
• 3.5 正交多项式曲线拟合法
• 3.5.1 正交多项式曲线拟合法介绍
• 3.5.2 对框架模型模拟损伤的识别结果
• 3.6 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 附录
• 参考文献
• 中文详细摘要