基于应变模态分析的损伤识别方法研究

针对传统的结构损伤识别指标对结构早期局部损伤不敏感的现状,基于应变模态参数识别技术,研究了一种能识别早期损伤位置和损伤程度的损伤评价指标.该指标是测量结构上一系列关键点的应变,运用应变模态参数识别技术获得应变模态振型,并构造应变模态差这一损伤评价指标,达到了识别结构早期损伤位置和损伤程度的目的.数字仿真和实验结果表明,...     

基于模态分析的网架损伤识别

目的 探讨基于振动模态分析的结构无损检验技术及"频率变化平方比"的损伤识别方法,对网架结构进行损伤识别.方法 利用结构动力参数的改变进行损伤诊断,将"频率变化平方比"的方法用于网架结构的损伤识别中,将杆件的损伤通过杆件截面积的缺蚀体现出来,通过有限元分析方法编写的程序来模拟实际网架结构,对其进行模态分析,求出其位移模态和自振频率,来识别网架不同位置的损伤.结果 结构损伤使其刚度、质量和振型随之变化,结构的每一个部位的物理特性对结构的模态参数均有不同的影响,该影响构成了模态分析识别结构损伤的基础.结构的"频率变化平方比"包含了结构损伤程度和位置信息,仅是与结构损伤的位置有关的量,故可以用它来进行结构损伤定位.结论 作为一种网架损伤的数值模拟,对于杆件截面积缺蚀可以正确识别,是网架杆件损伤识别一种较为有效且简便可靠的方法.     

基于应变模态的网架结构损伤识别模型试验研究

制作了大比例的空间钢网架结构试验模型,并采用将部分原杆件替换为截面面积较小杆件的方式模拟了结构的损伤,包括上弦、下弦、腹杆等单构件的损伤以及它们之间的组合损伤.通过锤击法直接测试分别获得完好及不同损伤工况下试验模型的部分应变模态参数,将各损伤工况与完好工况下试验模型的应变模态参数进行对比,可以成功识别出网架模型损伤的发生以及部分较为重要杆件损伤发生的位置,随后对试验中不同杆件损伤识别效果的规律进行了归纳,并在结合该网架试验模型动力特性数值分析结果的基础上对损伤识别效果的原因进行了分析,为网架结构损伤识别的实际工程应用和开展相关研究提供了参考和借鉴.     

基于应变模态及结构优化技术的结构损伤程度识别方法

应用结构优化技术对结构损伤程度进行识别.在结构损伤区域内,以每个单元拟识别的损伤程度指标作为设计变量,以结构局部区域内损伤前后应变模态差极小为目标函数,建立结构识别模型,采用序列线性规划法求解识别模型,算例表明此解可以很好地定位结构损伤的位置及程度.     

一种两阶段结构损伤识别方法研究

采用曲率模态结合模态应变能对结构的损伤位置和损伤程度进行了识别研究。首先采用改进的曲率模态识别出结构损伤的大体位置,然后采用模态应变能方法对损伤位置的单元进行损伤程度识别。在损伤程度识别时考虑了功能强大的BP神经网络方法。最后,为了验证该方法的有效性,采用了一数值模拟案例进行分析。数值模拟结果表明:曲率模态能够有效地识别出结构的损伤位置,模态应变能能够有效地识别出单元的损伤程度。     

结构损伤位置识别的组合指标法

基于应变模态对结构局部特征变化比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,以既能实现准确定位又便于工程应用,以动力响应诊断的应变模态指标为基础,结合频率指标提出了实用的组合指标．理论证明和数值仿真结果表明,无论单处还是多处损伤、低阶还是高阶模态,损伤识别组合指标均能在判断损伤存在的同时准确定位损伤．     

基于模态应变能方法的简支梁损伤识别研究

以一简支梁为例,用有限元软件ANSYS建模并进行模态分析,用模态应变能方法对其进行损伤识别研究,将模态应变能变化率方法与模态应变能指标结果对比分析,说明此模态应变能指标是有效的损伤识别参数.     

一种适用于结构损伤识别的模态扩阶法

当结构损伤发生在未布测点的自由度区域时 ,动态扩阶法、模态型减缩法等得到的扩阶模态都不能有效地识别结构的损伤。为了使测试的不完备的模态参数能够用于结构的损伤识别 ,提出了一种新的模态扩阶技术 ,这种技术将未测自由度的模态振型用原始结构的振型与振型的改变量之和表示 ,通过确定振型的改变量从而获得受损结构的完备模态振型。通过数值算例表明 ,该方法所获得的模态振型能够有效地对结构进行损伤识别。     

基于应变模态差的连续梁损伤识别方法研究与应用

目前中国许多地区都在大规模修建桥梁和高架桥,桥梁成为交通工程中必不可少的一部分,它的健康运行关系到国家的经济、人民的生命财产以及社会的稳定。为了保证桥梁的健康运营,对桥梁进行监测已成为必不可少的关键环节。主要以应变模态为基础,采用应变模态差作为损伤识别的指标对桥梁进行损伤识别,通过有限元软件模拟三跨连续梁的损伤状况,利用应变模态差对其损伤位置进行识别。结果证明:应变模态差能够有效识别结构的损伤位置,并借助此方法对现有桥梁的损伤情况进行评估。     

基于全量补偿算法的结构损伤识别

频率和振型是反应结构动力特性的主要模态参数,文中对损伤结构的频率和振型进行了研究。通过实测损伤结构的频率和振型,利用矩阵理论修正理论有限元模型,使之与实测损伤结构的频率和振型一致;将修正的理论有限元模型表达成单元刚度矩阵与损伤因子的线性组合,把损伤识别问题转化为组合系数的识别问题。给定损伤因子的合理取值范围,用优化方法求解损伤因子。通过对十跨桁架结构的数值仿真,仅用结构的前5阶频率和振型就能很好的识别结构的损伤,且该方法不需要对实测振型进行归一化处理,具有较强的实用性。     

基于模态参数的结构损伤识别应用综述

通过对损伤识别领域常用的模态参数如频率、振型、模态曲率、模态应变能、里兹向量及阻尼比进行了分析比较,总结了各参数的优缺点;其次对损伤识别相关算法如模式识别及智能算法工具进行了介绍,概括了两类工具的应用现状.随后针对损伤识别过程中存在的环境因素干扰(包括温度变化影响及外界振动噪声)进行了讨论,论述了环境因素对损伤识别的负...     

基于刚度矩阵的桥梁损伤识别研究

结构损伤本质上是结构局部刚度和质量的改变,反映在结构动力特性上是模态参数的变化.针对桥梁损伤往往只是局部刚度改变的情况,提出一种基于结构及其子结构的刚度矩阵,利用固有频率和振型确定子结构刚度矩阵的改变程度,以及改变了刚度矩阵的子结构的位置,来判断桥梁损伤的位置及其程度的结构损伤识别方法.从识别结果看,该方法能对桥梁结构的损伤位置及其程度做出准确的识别.,     

基于应变能均化指标和云模型的结构损伤识别

为了解决测量噪声等引起的损伤识别不确定问题,提出了基于应变能均化指标和云模型相结合的识别方法。分析了结构的模态应变能以及两种损伤指标,并考虑到模态应变能耗散率指标和等效指标之间的互补性质,通过均化方法建立了模态应变能均化指标;给出了云模型的基本理论,分析了云模型的数字特征、云处理算法以及确定度计算方法;结合随机测量噪声等引起的不确定性问题,建立了基于应变能均化指标和云模型的损伤识别方法。数值计算结果表明,应变能均化指标的识别结果略优于应变能耗散率指标和应变能等效指标,当考虑随机测量噪声时,云模型与应变能均化指标相结合的方法可以较好地进行含噪数据的损伤识别。     

EMD和小波变换在结构模态参数辨识中的应用

针对希尔伯特-黄变换方法在振动信号处理中不能有效地进行模态解耦的缺点,提出一种将经验模式分解和小波变换相结合的结构模态参数辨识方法．首先利用经验模式分解方法对结构响应信号进行分解,获得多个本征模函数以完成结构模态的筛选过程,并根据模态筛选得到的本征模函数进行信号重构;然后对重构信号进行Morlet小波变换和模态解耦,获得信号小波变换系数的瞬时幅值和瞬时相位拟合曲线,并在此基础上计算出结构的各阶模态频率、阻尼和振型．结果表明,利用小波变换对本征模函数的叠加信号进行参数辨识代替对单个本征模函数进行希尔伯特变换,更能有效地进行模态解耦,从而获得更为准确的结构模态参数信息．     

利用模态应变能指标的斜拉桥拉索损伤识别

由于拉索是大跨度斜拉桥的主要承重构件之一,拉索中的损伤对于大跨度斜拉桥结构的安全会产生不利的影响.为实现对斜拉桥拉索损伤识别确保结构的安全,首先给出单元模态应变能定义,然后分析了基于单元模态应变能的损伤识别机理,提出了基于单元模态应变能变化率斜拉桥拉索损伤识别的实用方法,并以国内某重点斜拉桥为试验对象模拟3种不同的损伤工况情况,研究该方法的适用性.试验研究结果表明,单元模态应变能变化率指标是斜拉桥拉索损伤很好的敏感标识量,对单位置拉索损伤能够准确地给予识别,对于多位置拉索损伤识别,指标也能给予较好识别效果.该方法为斜拉桥拉索损伤检测提供了一条可靠有效的途径.     

基于ANSYS软件平板网架结构的模态分析

将平板网架结构简化为多质点的弹性体系,利用大型数值仿真计算软件ANSYS对其进行模态分析.笔者介绍了平板网架结构ANSYS分析的子空间迭代法,并对动力模型进行模态分析后,得到了主振型结构在各个方向的动力特性.该结论对同类型平板网架结构的有限元分析具有一定的参考价值.     

基于风载激励下桥梁结构模态参数识别

对桥梁结构长期运营造成的损伤进行检测时,传统的模态参数识别方法需要激振设备和中断交通,不仅复杂而且易给桥梁结构造成新的损伤。依据模态参数的变化可反映损伤程度的原理,提出无需激振设备的基于风载激励下随机减量／ITD法进行模态参数识别的在线检测方法,为桥梁结构损伤识别提供一种新的途径。识别的一阶固有频率及阻尼比的相对误差仅为1．39％和2．3％。     

时频分析在环境激励下模态参数辨识中的应用

大型结构的模态测试、状态监测和运行状态下的结构模态参数辨识都使得传统的模态测试方法难以适用.相比而言,仅从输出响应辨识环境激励下的结构模态参数具有更大的灵活性.应用时频分析对响应信号作分解、重构操作能将复杂信号中的局部特征提取出来,进而进行模态参数的识别.     

基于随机子空间的分布式结构模态参数识别

针对大型建筑结构集中处理庞大数据获得结构模态参数的不便性,提出适用于密集布排的传感器网络结构的分布式模态参数识别方法.以混凝土钢管拱桥为实验平台,按不同子结构划分工况,通过随机子空间方法有效地从环境激励下的响应中提取子结构模态参数,结合稳定图进行子结构系统定阶,去除虚假模态.利用粒子群优化算法和平均技术调整子结构振型,获取桥梁结构的整体振型.以模态置信度为判据对比分析该分布式算法和集中式算法的识别结果.结果表明,该方法具有良好的识别效果,可用于不同形式复杂结构的模态振型识别.