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基于转角振型曲率的损伤识别研究

作　者: 王成强
导　师: 陈怀海
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 损伤识别振型曲率振动有限单元法
分类号: TU312.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

结构安全性检测的研究与应用已成为结构工程研究的前沿课题之一。一旦结构产生损伤,结构力学性能的降低将引起结构动力特性的变化。因此,结构的损伤可以通过分析结构动力特性的变化来研究。本文根据振动理论、结构分析的有限单元法理论,通过数值仿真,提出了利用转角振型曲率差法来识别结构的损伤,识别效果比平动位移振型识别损伤的效果更好,精度更高。首先介绍了结构频响函数理论及实验获取的方法,以及模态分析理论的曲率模态方法;其次对结构有限元分析的基本理论进行了简要阐述,并分析了有限元计算的单元理论,为有限元建模提供理论基础;再次就是在已介绍的理论的基础上,采用有限元方法,通过数值仿真,对不同位置发生损伤的悬臂梁进行分析,利用中心差分法求取振型曲率,用损伤前后同一位置的振型曲率变化来作为结构损伤的识别指标对结构损伤情况进行识别研究,分析了影响损伤识别效果的许多因素,特别对平动位移振型参数与转角位移振型参数的识别情况进行了对照,损伤识别结果表明:利用角度位移振型比平动位移振型识别损伤的效果更好,精度更高;最后,对于实验过程中碰到的转角测量问题进行了简单的介绍。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题研究的背景  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 研究目标和研究内容  14-15
第二章曲率模态损伤识别方法的基本理论  15-30
  2.1 概述  15-16
  2.2 模态分析理论的频域方法介绍  16-24
    2.2.1 结构的传递函数和频响函数  16-21
    2.2.2 结构频响函数的确定  21-24
  2.3 模态分析理论的曲率模态方法介绍  24-29
    2.3.1 结构弯曲振动、曲率响应的模态叠加表达式  24-26
    2.3.2 结构曲率频响函数  26-27
    2.3.3 结构曲率模态振型的正交性  27-28
    2.3.4 结构曲率模态的计算  28-29
  2.4 模态测试误差对损伤识别的影响  29
  2.5 本章总结  29-30
第三章结构有限元理论  30-41
  3.1 引言  30
  3.2 有限单元法基本理论  30-36
    3.2.1 线弹性体静力学问题  30-34
    3.2.2 求解的收敛条件  34-35
    3.2.3 单元分析及整体方程求解  35-36
  3.3 有限元单元理论  36-38
  3.4 算例  38-40
  3.5 本章总结  40-41
第四章转角振型曲率的损伤识别  41-62
  4.1 引言  41
  4.2 损伤判据  41-42
  4.3 数值分析过程  42-43
  4.4 数值仿真算例  43-59
    4.4.1 单损伤时影响损伤识别结果的因素  44-56
    4.4.2 多处损伤时损伤识别情况  56-58
    4.4.3 误差分析  58-59
  4.5 国内外角位移测量技术发展现状  59-61
    4.5.1 基于激光与CCD 图像系统的非接触式转角测量  59-61
  4.6 本章总结  61-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 总结  62
  5.2 研究展望  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
在学期间的研究成果及发表的学术论文  68

基于转角振型曲率的损伤识别研究

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