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基于时域分析的结构损伤识别

作　者: 石刚
导　师: 彭新民
学　校: 天津大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 结构损伤识别应变模态结构模态参数识别方法时域识别结构损伤诊断悬臂梁模型标准差损伤试验损伤定位
分类号: TU312.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着科学技术的进步,现代工业的发展及人类未来的需求,现代化工程结构正在向大型化、复杂化、自动化和连续化方向发展,这些大型复杂结构,在复杂的服役环境中将受到设计荷载,以及各种突发性外在因素的影响而使结构的安全受到威胁。水利工程尤其是大坝一般规模巨大,在遭受地震、洪水冲击、温度等自然环境变化时会对大坝造成不同程度的损伤。除此之外,大坝等水工建筑物建筑材料本身的使用寿命也在考验着建筑物本身的安全。一旦失事将对人们的生命财产安全、现代化建设造成无法估计的损失。因此,对大坝等水工建筑物的性能进行监测和诊断,及时发现建筑物的损伤,对可能出现的灾害进行预测,评估其安全性已成为未来水利工程建设的必然要求,也是水利工程学科发展的一个重要领域。本文通过对悬臂梁模型损伤试验和青铜峡水电站坝体结构现场测试信号的分析,对结构动力特性分析和损伤诊断进行了一定的研究,主要包括一下内容:(1)对比研究表明,对实测信号进行带通滤波后再进行时域分析可以很大程度的提高识别精度,并通过模拟信号和悬臂梁模型实验对该方法进行了验证。(2)通过对悬臂梁模型损伤试验的研究,得出根据应变模态、应变模态差、标准差等标识量可以进行损伤识别,并且可以进行损伤定位。(3)本文应用时域分析法进行了流激振动下的悬臂梁模态参数识别,识别结果和理论值非常接近。(4)应用时域分析法进行了基于泄流振动下的青铜峡水电站坝体结构的模态参数识别,并应用识别结果进行了损伤诊断分析。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 本课题的研究背景  7-8
  1.2 信号处理方法的发展  8-12
  1.3 振动模态参数识别综述  12-14
  1.4 结构损伤识别技术在国内外的发展状况  14-15
  1.5 本文的主要工作  15-17
第二章结构模态参数的时域识别法  17-33
  2.1 引言  17
  2.2 ITD 法  17-20
  2.3 STD 法  20-22
  2.4 复指数法  22
  2.5 HHT 变换  22-26
  2.6 ARMA 模型时间序列分析法  26-30
  2.7 随机减量法  30-31
  2.8 本章小结  31-33
第三章结构损伤识别理论  33-46
  3.1 引言  33
  3.2 基于固有频率变化的损伤识别  33-35
  3.3 基于应变模态的损伤识别  35-37
  3.4 基于模态置信度的损伤识别  37
  3.5 基于柔度矩阵的损伤识别和定位方法  37-38
  3.6 变形曲率法识别结构的损伤  38-39
  3.7 基于刚度变化的结构损伤识别和定位  39-42
  3.8 基于曲率模态分析的损伤识别  42-44
  3.9 本章小结  44-46
第四章模态参数识别方法应用研究  46-61
  4.1 模态参数的两步识别方法  46
  4.2 应用实例  46-53
  4.3 流激振动下的悬臂梁模型的损伤识别  53-59
  4.4 本章小结  59-61
第五章青铜峡水电站坝体结构模态参数识别及应用  61-72
  5.1 青铜峡水电站基本参数  61-63
  5.2 裂缝概况与成因  63-64
  5.3 通过实测信号进行模态参数识别  64-65
  5.4 有限元模型的建立  65-67
  5.5 有限元计算  67-71
  5.6 本章小结  71-72
第六章结论与展望  72-74
  6.1 结论  72
  6.2 展望  72-74
参考文献  74-78
硕士期间参加的科研情况  78-79
致谢  79

基于时域分析的结构损伤识别

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