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动静结合法在钢桁架损伤诊断中的应用研究

作　者: 陈晗
导　师: 郭迅
学　校: 中国地震局工程力学研究所
专　业: 工程力学
关键词: 结构损伤诊断动静结合法刚度频率对称信号法
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 50次
引　用: 2次
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内容摘要

工程结构在复杂的服役环境中由于种种原因可能会发生不同程度的劣化、损伤,损伤的不断积累容易导致结构灾难性事故的发生,从而导致严重的生命和财产损失。因此,及时对结构进行损伤识别具有重要意义。本文在深入总结现有的结构损伤诊断方法的基础上,重点讨论了动静结合方法在结构损伤诊断中的应用,并且对使用对称信号方法识别局部损伤进行了深入的探讨。主要内容如下:1.设计建造了一个长8米的钢桁架模型,通过替换不同截面的杆件构造了12种用以代表不同损伤程度的桁架模型;2.对上述的12种模型进行了系统的动力和静力测试,得到了其模态参数、荷载—位移特性等力学参数;3.基于集中质量的单自由度简支梁模型,研究了12种不同的损伤形式下模型的一阶固有振动频率和结构静刚度的一一对应关系。通过线性回归方法,建立了频率平方值与结构静刚度之间的线性关系,以探讨用结构频率预测刚度的有效性;4.基于概率分布理论,分析了结构固有频率平方值分布与结构刚度的关系。基于最大刚度为结构健康的假定,确定了试验结构健康频率识别的最小分辨率。5.利用对称信号法,通过比对对称位置杆件的局部振动信号,实现了结构损伤的定位。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-29
  1.1 选题背景及意义  10-13
  1.2 结构损伤识别和健康监测的概述  13-14
  1.3 结构损伤识别和健康监测发展概况  14-16
  1.4 结构损伤的识别方法  16-27
    1.4.1 局部探伤技术方法  17-18
    1.4.2 基于静力的整体识别方法  18
    1.4.3 基于动力指纹检测方法  18-24
    1.4.4 人工神经网络方法  24-26
    1.4.5 遗传算法  26-27
    1.4.6 模型修正法  27
  1.5 存在的问题  27-28
  1.6 本文的主要工作  28-29
第二章基于频率的损伤识别及其敏感性研究  29-37
  2.1 模态分析  29-30
  2.2 模态参数对于刚度改变的敏感性分析  30-33
    2.2.1 固有频率对于刚度改变的敏感性  30-31
    2.2.2 模态振型对于刚度改变的敏感度分析  31
    2.2.3 模态柔度关于刚度改变的敏感性分析  31-32
    2.2.4 敏感度关系分析  32-33
  2.3 频率的识别方法  33-34
  2.4 桥梁结构的模型简化计算  34-36
  2.5 小节  36-37
第三章动静结合方法及实验验证  37-70
  3.1 动静结合法的提出及意义  37
  3.2 动静结合法的基本思路  37-38
  3.3 结构诊断的基准问题  38-39
  3.4 动静结合法验证实验的模型构造  39-44
  3.5 实验方案  44-46
    3.5.1 实验目的  44
    3.5.2 试验方法和设备  44-45
    3.5.3 实验步骤及工况约定  45-46
  3.6 静载实验结果  46-54
    3.6.1 结构形式验证  46
    3.6.2 静刚度试验结果  46-50
    3.6.3 理论计算及结果比较  50-54
  3.7 结构动力试验结果  54-58
    3.7.1 传感器布置说明  54
    3.7.2 整体振动测试结果  54-58
  3.8 动静实验结果对比  58-62
  3.9 动静结合法的分辨率和误差分析  62-65
  3.10 质量对频率的影响  65-66
  3.11 用频率差值取得静刚度的效果分析  66-68
  3.12 小结  68-70
第四章对称信号法在损伤定位中的应用研究  70-80
  4.1 结构损伤识别的对称信号方法  70-71
  4.2 实验模型及实验方案  71-73
    4.2.1 实验模型  71-72
    4.2.2 实验方案  72-73
  4.3 杆件动力测试结果  73-78
  4.4 杆件轴力与杆件横向振动频率的关系  78-79
  4.5 小结  79-80
第五章结语  80-82
  5.1 本文总结  80
  5.2 进一步工作展望  80-82
参考文献  82-87
致谢  87-88
作者简介  88

动静结合法在钢桁架损伤诊断中的应用研究

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