基于动静力参数的结构损伤识别研究进展

基于振动的识别方法是损伤识别应用较为广泛的一种方法,而基于静力参数的识别方法较为直观,也是目前普遍使用的方法。本文综述了基于结构动静力参数的损伤识别方法研究现状,对模态参数、模型修正等方法做了一定程度的介绍,分析了各种方法的优点与不足,并展望了损伤识别的发展方向。     

基于曲率模态法桥梁结构损伤识别的敏感参数研究

敏感参数的研究对于结构基于振动的损伤识别有着重要的价值.曲率模态法的基本原理是因损伤所致的构件截面的刚度突变而凸现截面的曲率突变.但其仍存在不足,一是各阶模态反映同一损伤的情况是不同的;二是用损伤前后的曲率模态差作为敏感参数,虽可凸现其损伤部位,但须有未损伤时的模态数据,这通常无法获得.为此,文中分别提出了两个改进的敏感参数,即平均曲率模态损伤因子和即刻损伤因子.利用ANSYS软件对简支梁桥、连续梁桥的损伤识别进行了大量仿真分析,验证了所提出的敏感参数的有效性.另外,还探讨了某一单元损伤程度变化、多个单元同时有相同损伤,不同单元有不同损伤,及结构有限单元的类型和划分精度等多种工况下,采用曲率模态方法进行桥梁损伤识别问题,并进行了二维和三维的不同截面形式损伤识别的仿真分析.理论上证明了所提出的参数可作为桥梁损伤识别的敏感参数,用曲率模态方法能较好地识别出桥梁结构损伤的位置和程度.     

基于曲率模态和柔度曲率的变截面钢梁多损伤静态识别

以具有损伤位置不同但损伤刚度相同的变截面悬臂梁和简支梁为研究对象,通过结构模态分析,以曲率模态和柔度曲率为识别参数,计算各种工况下仅用第1阶模态参数的多损伤识别结果并进行了对比.     

木梁基于曲率模态技术的损伤识别

利用有限元分析软件建立了木梁的损伤模型,获取了不同损伤参数的曲率模态;基于结构动力学中梁自由振动的理论,推导了木梁基于曲率模态的损伤程度判定理论;对人工模拟的损伤木梁进行了模态试验.结果 表明:曲率模态对损伤识别非常敏感,损伤位置可通过曲率模态图的突变判定,损伤程度可以根据突变程度判定;模态分析试验结果与有限元分析结果吻合较好;有限元算例和模态试验验证了损伤程度判定理论公式的适用性,采用曲率模态技术对木梁进行损伤检测是有效可行的.     

基于固有模态函数振动传递率的结构损伤识别

提出了无需量测外荷载的新的结构损伤识别方法,将经验模态分解应用于结构损伤识别,通过求振动响应信号固有模态函数的振动传递率,构建结构损伤识别参数;通过对预置不同开胶损伤程度的玻璃幕墙试件进行动态测试,得到不同损伤程度下玻璃幕墙的固有模态函数振动传递率,并根据振动传递率的差别来识别和评估玻璃幕墙开胶损伤程度。研究结果表明:与传统方法相比,该方法无需量测外荷载也能精确识别结构损伤,通过损伤参数值也能判断损伤大小。     

结构损伤的动力学识别方法研究

针对桥梁结构的安全监测和评估问题,研究了 3种结构损伤动力学检测方法,分析了柔度差方法和曲率模态法应用于损伤检测的局限性。提出柔度曲率的概念,只需结构前 2或 3阶振型和频率数据即可准确识别出结构损伤位置,并用有限元仿真实验结果验证了该方法的可行性和正确性。     

基于单元相对刚度系数的结构损伤识别研究

提出了一种基于单元相对刚度的结构损伤识别方法。该方法以结构刚度变化率为损伤指标,定义结构的相对刚度系数,利用特征方程,通过矩阵变换得到结构损伤指标的相对刚度系数表达式,采用快速傅里叶FFT与贝叶斯相结合的方法(Fast Bayesian FFT)识别结构的模态参数,计算相对刚度系数,进而得到结构的损伤指标,便同时得到结构的损伤程度和损伤位置。利用Simulink模拟结构响应,识别结构模态参数,计算损伤指标判断结构损伤。结果表明,基于单元相对刚度系数的方法能利用较少的模态参数,实现单损伤和多损伤的定位和损伤程度识别,具有一定的抗噪能力,且精度较高。     

简支梁模态曲率法结构损伤识别探讨

模态曲率法结构损伤识别属于无损结构动力检测的范畴,它是靠结构动力响应时振动曲率(即模态曲率)的变化或是说局部异常来识别结构的损伤,并可从模态曲率的异常位置和异常程度来定性判断结构损伤的位置和损伤程度。通过捕捉和分析结构自身在周围环境作用下的自振模态曲率参数,就可以完成对结构内部的损伤识别,克服传统超声波法检测结构损伤时由于损伤位置的不确定性而带来的测点布置的繁琐性和空间局限性,且能完善传统超声波法检测结构损伤时损伤程度难以定论的不足,因此在理论研究领域该方法具有一定的可探讨性,并有一定的实践意义。     

有关桥梁振动检测技术的讨论

介绍了振动检测方法的定义、特点以及常用的动力参数及使用的现状,在应用上还有问题尚未解决。说明了利用振动检测方法检测桥梁结构损伤的重要意义,指出振动检测目前仍然存在的问题。     

模态分析在悬臂梁损伤识别中的应用

介绍了柔度差值、曲率模态以及柔度差值曲率在悬臂梁损伤识别中的应用原理和方法;通过试验结果揭示了三种方法对悬臂梁发生不同程度、不同位置及多处同时损伤时进行损伤识别的应用规律及内在原因.结论可对利用模态分析进行工程结构损伤识别提供一定借鉴和参考.     

土木工程结构动态检测方法研究进展

土木工程结构由于其自身特点，动力响应极易受到不可预见的各种因素影响，这使得基于振动的损伤识别研究具有较大的挑战性，是近年来国内外学术界和工程界研究的热点。综述基于振动的土木工程结构损伤识别方法的现状及最新进展，展望结构损伤识别研究的发展方向。     

悬索桥加劲梁的风振特性及损伤识别研究

悬索桥服役一段时间以后,在风荷载的作用下将造成主要构件加劲梁抗弯刚度的削弱进而导致结构损伤。对悬索桥的主要构件加劲梁进行分析,得出加劲梁在侧向风荷载作用下的振动特性,并利用损伤结构柔度差值曲率的变化对其进行损伤识别。     

土木工程结构动态检测方法研究进展

土木工程结构由于其自身特点,动力响应极易受到不可预见的各种因素影响,这使得基于振动的损伤识别研究具有较大的挑战性,是近年来国内外学术界和工程界研究的热点。综述基于振动的土木工程结构损伤识别方法的现状及最新进展,展望结构损伤识别研究的发展方向。     

车桥耦合振动对混凝土早期性能影响研究

本文分析了车桥耦合振动参数的变化规律,提出了合理的模拟试验方法和评价指标,研究了车桥耦合振动参数变化对混凝土性能的影响。研究表明,振幅、频率、振动模式及振动作用时间段等参数能合理地反映实际不同情况的车桥耦合振动,混凝土抗折强度保持率和早期离析程度是评价车桥耦合振动对混凝土性能影响的有效方法;随着振动频率及振幅的提高,混凝土受振后密实度降低,力学性能逐渐下降,早期离析程度和不均匀性逐渐增大;每分钟内振动时间越长,车桥耦合振动对混凝土性能损伤越显著;不同振动作用时间段对混凝土损伤情况不同,在早期(0~6h)和后期(>15h),车桥耦合振动对混凝土影响较小,在中期(6h~15h),车桥耦合振动对混凝土影响显著。     

基于MATLAB的结构模态分析与损伤识别系统软件开发

为采集反应结构服役状况的相关数据,发现结构的损伤并评估其安全性,本文研究了空间网格结构健康监测系统的设计和具体实现方法,阐述了空间网格结构健康监测系统的基本组成和监测内容,将健康监测系统开发的重点放在数据处理、模态分析和损伤识别等模块上,成功地开发了一套基于MATLAB的结构模态分析与损伤识别系统(Structural Modal Analysis and Damage Identification System-SMADIS 1.0)。软件主要功能包括:环境振动实测数据的预处理、时频域数据分析、模态参数识别、结果后处理及振型动画显示、模型缩聚和实测振型扩充、有限元模型修正、有限元数据提取、损伤定位及评估等。结果表明:整个软件系统采用模块化的程序设计理念,具有功能全面、界面友好、灵活实用和可继承性等特点,值得在结构健康监测领域进行推广。     

基于动力特性的工程结构损伤识别技术(一)

基于动力特性的损伤识别技术是结构损伤识别的有效方法.介绍了基于动力特性的损伤识别技术研究现状,对基于结构振动响应和系统动态特性参数进行损伤识别的方法和原理进行了评述,提出了结构动力特性的损伤识别技术有待于研究的问题.     

基于曲率模态的预应力混凝土损伤定位

本文采用曲率模态对预应力钢筋混凝土的损伤定位进行了研究，采用有限元方法计算出结构的位移模态，根据得到的位移模态利用差分计算得到曲率模态曲线，数值计算结果表明曲率模态曲线的变化对结构的损伤存在，定位是可行的。     

新型大跨度空间结构损伤动力特性数值研究

以新型空间结构为研究对象,建立了ANSYS有限元模型,对结构的模态频率、模态振型、单频激励响应及白噪声激励下的结构响应进行了较为全面的研究.研究发现:虽然损伤对结构模态频率并不敏感,但振型对损伤却有着相当高的敏感程度;同时对结构的谐响应分析和三维白噪声激励分析发现:损伤不仅仅会对已参与结构振动的模态振型产生影响,同时还会导致产生新生的模态参与到结构的振动中及消亡部分已参与到结构振动中的模态,损伤还会造成结构模态的跃迁等现象.诸多的损伤对空间结构在动力特性方面造成的影响都为其损伤识别提供了全新的参考信息和全新的思路.     

基于曲率模态的钢筋混凝土梁损伤检测研究

阐明了曲率模态的基本原理。对钢筋混凝土简支梁进行逐级加荷-卸荷试验,每次卸荷后进行动态检测试验,用DASP系统对试验数据进行分析,得到位移模态。利用二阶差分法,由位移模态得到了曲率模态。结果表明,曲率模态能较为准确地识别钢筋混凝土简支梁的损伤,且对微小损伤较为敏感,高阶的曲率模态对于损伤的敏感性高于低阶曲率模态。利用曲率模态能够较好地判定损伤的位置以及损伤的相对程度。     

应用曲率模态理论识别实桥模型损伤的研究

在曲率模态理论基础上,针对目前损伤研究一般采用的简单等直梁或杆件等简化模型与实际桥梁差别较大的情况,参照实际城市道路桥梁建立有限元损伤模型,通过计算研究了大型桥梁损伤的结构响应特点,验证了曲率模态对大型结构整体损伤、局部损伤都有较好的敏感性,可为实际公路桥梁损伤的测量和识别提供参考。