基于模态参数的结构损伤识别研究进展

结构在长期服役过程中受外界因素的影响,发生老化、腐蚀、疲劳等损伤。因此,结构损伤识别成为工程界和科研界的研究热点。文中系统总结了基于模态参数的结构损伤识别方法的研究进展,着重介绍了基于频率变化、振型变化、曲率模态变化、模态应变能变化、残余力向量变化和传递函数变化等不同类型的损伤识别方法,并对其优缺点进行了对比和分析,并对其未来的发展趋势作了预测,望能为今后的损伤识别技术的研究和应用提供参考。     

基于模态参数的结构损伤识别指标综述

从指标定义和指标应用的角度,对目前已有的指标进行了综合分析与评价,指出了利用模态参数构造指标来进行损伤识别的优势以及需要进一步解决的问题,以期促进结构损伤检测技术的完善和提高。     

基于RBF神经网络的网架结构损伤识别试验研究

针对网架结构损伤识别中模态密集、自由度高等困难,利用RBF网络良好的容错性和鲁棒性,依据损伤前后的网架结构模态参数发生变化理论,提出了基于模态参数和RBF神经网络的网架结构损伤识别方法。以一个6 m×7.5 m的正放四角锥网架结构为研究对象,首先依据连续倒塌理论计算各杆件的重要性系数,确定模拟损伤杆件位置;然后以损伤前后结构的标准化频率平方变化率及标准化位移振型的组合参数作为RBF神经网络的损伤指标,利用有限元分析得到学习样本,试验分析结果作为测试样本。采用二阶段损伤识别方法,首先在所有杆件中排查出可疑受损杆件位置,最后再精确识别损伤位置和程度。结果表明,该方法能够很好地识别网架结构的损伤位置和程度。     

基于模态应变能的结构损伤识别研究

文中应用有限元分析软件ANSYS10.0建立一个平面刚架结构模型。通过有限元模态分析获得未损伤结构与损伤结构的固有频率和振型。应用单元模态应变能法对模型进行损伤定位。结果证明这种方法对于平面刚架的损伤识别是有效的。     

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。     

基于应变模态的结构损伤识别与定位研究

探讨了用应变模态对结构损伤进行分析的原理及损伤识别与定位的方法。以悬臂结构为研究对象,分析比较了因结构损伤引起的自振频率、位移模态和应变模态的变化。结果表明,应变模态对结构局部损伤的反应敏感,是对结构进行损伤诊断的较理想的损伤识别指标。     

基于模态应变能的梁结构损伤识别

单元模态应变能法诊断结构损伤时理论上需要完整振型,而实测振型往往是不完备的。本文以梁结构为例,基于理论自由度和实测自由度相匹配的原则,对不完备振型信息进行扩充处理,然后再应用模态应变能的方法进行损伤识别。结果表明,当仅测得不完备的振型信息时,单元模态应变能法能很好应用于结构损伤识别,为实际工程的损伤检测提供了依据。     

考虑MDLAC损伤识别指标的桁架结构损伤识别方法

基于多损伤置信判据(MDLAC)的建筑工程结构健康损伤监测识别方法,在损伤力学的基础上通过建立建筑工程结构损伤识别方程,将工程结构损伤演化问题转化为数学线性方程进行求解,实现了对工程结构的损伤进行准确定位,判断和量化出了工程结构的损伤程度。     

基于ERA算法的结构损伤识别及试验研究

针对多孔砖砌体结构,分别进行了理论计算、有限元分析及其基于特征值实现法（ERA）的模态实验分析,通过对比表明3种方法分析的结果较为吻合,说明了识别的结果的正确性。根据识别出的频率,得出了损伤前后的变化规律,说明随着墙体的开裂,刚度迅速下降,极限荷载以后刚度衰减趋于平缓,表明损伤识别分析结果与多孔砖砌体压剪实验结果一致。     

基于频率的网架结构损伤识别模糊系统研究

鉴于频率变化平方比仅是与损伤位置有关的量,利用基于频率变化平方比损伤识别方法不能识别网架结构的损伤程度,本文提出了一种网架结构损伤识别模糊推理方法.该方法以网架结构的前6阶频率变化率作为输入变量,以杆件的损伤程度作为输出变量,通过合理的模糊推理规则使频率变化率与损伤程度建立唯一的联系.经过网架结构的数值模拟分析验证了该...     

基于小波变换的结构损伤识别与试验分析

钢筋混凝土结构在中等以上地震作用下将产生损伤,结构动力特性随之变化。通过对结构微幅振动信号的Fourier分析,可以判断结构是否产生损伤,但是不能确定损伤位置。本文将结构振动信号置于不同频段进行时-频分析,利用小波变换的多分辨率特点对结构损伤进行在线检测,确定损伤位置。通过钢筋混凝土框架的振动台试验,将模型地震反应信号按不同频段分解,提取各频段的损伤信号特征。对于试件模型而言,如果某处出现开裂,即产生损伤,表现在响应信号上为一瞬态分量,通过信号小波变换的尺度函数可以判断结构某层是否损伤。该方法克服了Fourier变换不能反映结构振动信号局部特性的缺点,试验表明本文所采用的方法是可行的。     

基于模态刚度的预应力混凝土梁损伤识别方法研究

阐明了模态刚度在损伤识别研究中的重要意义,并对11根多级损伤状态的预应力混凝土梁进行动力试验研究。通过对梁模态分析发现,由于噪音污染等多种因素的影响,仅凭各梁实测模态刚度数值的直观分析很难对梁的多级损伤状态进行有效的识别。为此,提出了以模态刚度变化率为损伤指标的BP神经网络和PNN神经网络的损伤识别方法,并利用实测数据验证所提方法的实用性。研究表明,两种神经网络分类器识别方法均能够有效应用于实际中,且具有很高的损伤识别精度,为结构损伤识别方法研究提供了新思路。     

基于均匀设计实验的框架结构损伤识别应用研究

为对不规则框架结构的柱进行损伤识别,由位移指标对损伤初步定位后,利用均匀设计思想构造分步识别方案,通过BP神经网络利用频率和位移指标对损伤构件进行具体定位。通过6层框架数值模拟结果表明此方法克服了大型均匀设计表偏差过大,以及单一参数进行损伤识别的缺陷,能够较好地对框架结构损伤位置进行精确判定。     

基于改进遗传模拟退火算法的结构损伤识别研究

针对遗传算法容易"早熟"、局部寻优能力较差等缺点,提出一种基于改进遗传模拟退火算法的结构损伤识别方法。先用节点的残余力向量来进行损伤定位,然后以节点的残余力向量构造目标函数,以单元刚度折减系数为设计变量,利用改进的遗传模拟退火算法进行损伤程度的识别。最后,对一个桁架结构模型进行数值模拟,结果表明,该算法能够准确识别结构的多处损伤,验证了该方法的有效性。     

基于不确定性的结构损伤识别方法研究综述

基于静动力特性改变的结构损伤诊断方法在过去几十年中发展迅速。与损伤识别的确定性方法相比,损伤识别的不确定性方法能更为有效合理地处理损伤识别过程中涉及的不确定性干扰问题,并从统计意义上实现复杂工程结构健康监测的早期损伤诊断,因此已成为当前结构损伤识别领域的研究热点。在简要回顾了损伤识别确定性方法的基础上,主要介绍了损伤识别不确定性方法的研究进展,并分析了各方法的优缺点,对有待进一步研究的问题及此类方法的发展趋势进行了展望。     

基于随机子空间识别的损伤试验研究

采用附加质量模拟损伤的方法通过对三层空间钢框架模型模态试验分析,采用随机子空间(SSI)法进行模态参数的识别,并在模拟健康状态和有损伤状态下识别结果与有限元模态分析及经典的特征值实现法(ERA)结果进行多次对比,对比结果表明了随机子空间法识别模态参数的可靠性。依据随机子空间法识别的模态振型,结合模态置信准则损伤判别的方法,进行了损伤的诊断,诊断的结果判断了结构的损伤程度,搜索出了损伤的最不利工况。     

基于灰色网络的结构损伤识别研究

将用于损伤识别的静态位移曲率置信因子与人工神经网络技术相结合,建立了结构损伤识别的灰色网络系统。利用该系统对悬臂梁结构损伤位置和程度进行了识别分析和判断,可以看出,利用此方法对结构的损伤识别是非常有效的,且该方法不仅具有静态位移曲率置信因子计算简单、准确度高等优点,而且还具有神经网络高度并行运算能力和良好的的容错性。     

基于应变时程数据的损伤识别方法

通过分析传统的应变模态方法,并在此基础上采用应变模态曲率差指标对一悬臂梁进行了损伤识别,发现该方法受到振型求解以及激励力的影响,识别效果不理想。所以对基于应变能量的损伤识别指标开展研究,发现该指标能够在不受激励力的影响下,避开复杂的振型求解,并通过提出的放大系数k对识别结果进行后处理,较好地提高了损伤识别效果。     

基于静态位移测量的索膜结构损伤识别研究

轮辐式空间索膜结构是一类应用越来越广泛的大跨度空间结构形式。在此类结构中。拉索是提供预应力及结构刚度的主要构件。使用过程中,由于外界荷载及环境因素的影响,有可能导致拉索产生预应力松弛的现象。虽然预应力的少量损失不会对结构有大的影响,但当该损失达到一定的程度后,结构的性态就会发生明显变化。因此,积极开展轮辐式空间索膜结构中拉索预应力状况的健康监测与损伤识别研究是必要的。以轮辐式空间索膜结构为研究对象,考察了温度对结构的影响,并采用通过测量静力位移和索力的损伤识别方法相结合的技术路线,就该类结构中拉索的损伤识别问题进行了初步探讨。