基于应变模态差和神经网络的管道损伤识别

应变模态差对结构微小损伤具有很高的敏感性且对结构损伤处具有较高的定位识别率,故在工程实际中可以利用其对管道进行损伤识别。然而,应变模态差只能定性地反映结构的损伤程度,并不能直接量化损伤结构的损伤程度,故采用神经网络和应变模态差相结合的方法对损伤管道进行损伤位置和损伤程度的识别。利用有限元分析软件ANSYS进行模态分析提取管道的应变模态参数,并把管道损伤前后的应变模态差作为神经网络的输入参数,以损伤位置和损伤程度作为神经网络的输出参数,对损伤管道分别进行单损伤和双损伤的损伤定位和程度识别。研究结果表明,利用应变模态差和神经网络相结合的方法能够准确识别出管道的损伤位置以及损伤程度。     

应变模态在斜拉索损伤诊断中的应用

应用应变模态方法对斜拉索的损伤识别进行了研究.通过对斜拉索在不同损伤工况下的数值仿真计算,探讨了应变模态方法用于斜拉索损伤识别的能力.结果表明:利用应变模态差曲线能准确识别斜拉索的损伤位置.并且,应变模态差曲线在斜拉索损伤单元处的跳跃幅值随单元损伤程度的增加而增大.所以,应变模态是对结构进行损伤诊断的较理想的损伤识别指标.     

模态应变能在复合材料机翼结构损伤检测中的应用

以复合材料机翼结构为研究对象，采用单元模态应变能改变率作为结构损伤标识量，对损伤结构进行损伤识别仿真。应用NASTRAN有限元程序对模型进行模态分析，模态分析的结果表明，单元模态应变能改变率对不同位置和不同程度损伤都具有较强的敏感性。应用神经网络成功识别了损伤的位置和程度，指出其可行性。     

基于应变模态分析的长输油气管线损伤检测仿真研究

基于应变模态方法,运用有限元分析软件ANSYS对石油工业中的压力管道损伤识别进行了初步的研究。ANSYS的模态分析可以求得结构在损伤前后的位移模态,将其转换为对应阶数的应变模态,并对比应变模态损伤前后的变化,作出应变模态差值曲线以此来判断损伤的存在和位置以及损伤程度。计算结果表明：利用应变模态差值曲线能比较准确地识别出管道结构模型的损伤存在和损伤位置,并依此定性地识别出管道结构模型的损伤程度。采用此方法进行管道结构进行损伤识别比传统的损伤检测方法更加准确、方便。     

基于模态柔度曲率差的弯管结构损伤识别

为对弯管结构进行无损检测,结合有限元模拟和实验模态分析方法,对具有不同位置和程度的损伤弯管结构进行研究,计算和分析其模态柔度曲率差,探讨模态分析方法在弯管结构损伤检测中的适用性。研究结果表明：弯管结构的模态柔度具有方向性,弯管所在平面x,y方向柔度求解的模态柔度曲率差不能对弯管进行损伤识别;垂直弯管所在平面z方向柔度不仅可以对弯管进行单处、多处的损伤定位,而且可以对同一位置的损伤程度进行定量分析。     

基于应变指标的微弱损伤识别的实验方法

针对位移指标对微弱损伤不敏感的特点,研究了基于应变模态的损伤识别方法。该指标从应变模态参数识别着手,获得低阶应变模态振型,构造应变模态差,达到了结构微弱损伤的识别目的。通过与位移指标对比,实验表明该指标能通过应变模态振型和应变模态差准确识别微弱损伤的位置和损伤的程度。     

基于应变模态的简支梁桥损伤位置识别研究

本文以简支梁桥为研究对象,利用ANSYS软件对其进行损伤模拟。获取了简支梁在两种工况下,不同损伤程度的1—3阶应变模态及应变模态差曲线。对比相应的位移模态曲线,发现应变模态和应变模态差指标,对于损伤位置的识别是有效并且敏感的。     

利用单元模态应变能法的地下杠架结构损伤诊断

基于地下框架结构损伤前后动力特性的分析,证明了模态应变能变化对单元损伤的敏感性.选择单元模态应变能变化率作为人防结构损伤诊断的标识量,证明了多位置损伤状态下产生的单元模态应变能变化率是单位置损伤状态的叠加,并提出了应用组合优化求解结构多位置损伤诊断的方法.以一典型的人防工程为算例,通过对其在不同损伤情况下计算结果的分析和讨论,说明所提出方法是有效可行的,它不仅可以准确完成人防结构的损伤诊断,并且简化了损伤诊断过程.     

基于归一化主模态差的装配式钢桥导梁损伤识别

为了解决装配式钢桥在结构损伤下的识别问题,选取了归一化主模态差作为标示量,对装配式钢桥导梁结构进行损伤识别。通过实测模型与有限元分析模型的固有频率和对应振型比较,验证桥梁导梁有限元模型的正确性;提出了运用归一化主模态差曲线图识别桥梁导梁损伤的方法,利用结构损伤时归一化主模态比无损伤时的归一化主模态刚度下降,损伤节点处振幅相对于正常状态数值增大,产生归一化主模态差正向突变来反映结构局部损伤的位置和损伤程度。通过模拟六种工况得到结构损伤部位会引起主模态差曲线的正向突变;并且损伤程度越重,对应的归一化主模态差越大。验证了损伤状态和正常状态之间的主模态差曲线可以判别装配式钢桥导梁的损伤位置和损伤严重程度。     

基于模型修正的大跨斜拉桥损伤识别方法

首先,根据斜拉桥的结构特点,将主梁等效为弹性地基梁,由此可推知结构损伤而导致的内力重分布只影响损伤部位附近单元,以此作为结构损伤位置的初步判断的依据;然后,由于内力重分布程度与结构损伤前的初始位移成线性关系,可知汽车荷载作用下的索力变化对损伤更为敏感.根据基准有限元模型,采用优化算法,以损伤单元的损伤程度为设计变量,以实测索力变化和理论索力变化之差为目标函数,对有限元模型进行修正,进而实现结构损伤程度的识别;最后,以苏通长江大桥为例,对4种损伤工况进行了分析识别.计算结果表明,根据同一汽车荷载作用下的索力变化,可以有效地识别主梁单元的损伤位置和程度.     

基于应变模态的模态应变能损伤识别方法

传统模态应变能计算需要完备模态振型信息,而模态振型信息中存在转角自由度难以准确获取的问题,为解决该问题,开展基于应变模态的模态应变能损伤识别研究,实现了结构损伤的定量识别。首先,通过基于应变与位移之间的联系,推导出应变模态与位移模态之间的转换矩阵;其次,利用应变模态代替位移模态计算单元模态应变能,建立基于灵敏度分析的损伤识别方程组;最后,根据奇异值截断法求解该方程组识别结构损伤。以一两端固支梁结构为对象,开展数值仿真和实验研究。结果表明,该方法可以有效识别出结构的损伤位置和损伤程度,相对于基于振型扩充的模态应变能损伤识别方法,具有更好精度和抗噪性能。     

应变模态参数曲线的结构损伤位置及程度研究

对结构的损伤进行诊断和评估是健康监测系统的核心问题,而敏感的损伤指标是损伤诊断的关键,并且传统的模态参数不易识别结构的早期局部微小损伤。以悬臂梁作为研究对象,对其进行有限元分析,与实验结果进行对比。研究结果表明:频率仅能识别结构损伤存在;位移模态对局部损伤不敏感;应变模态参数对局部微小损伤非常敏感,损伤处应变值明显大于未损伤处,能非常精确地识别结构损伤的位置及程度。该实验可运用到其它复杂机械结构的早期局部微小损伤中。     

利用单元模态应变能法的地下框架结构损伤诊断

基于地下框架结构损伤前后动力特性的分析,证明了模态应变能变化对单元损伤的敏感性。选择单元模态应变能变化率作为人防结构损伤诊断的标识量,证明了多位置损伤状态下产生的单元模态应变能变化率是单位置损伤状态的叠加,并提出了应用组合优化求解结构多位置损伤诊断的方法。以一典型的人防工程为算例,通过对其在不同损伤情况下计算结果的分析和讨论,说明所提出方法是有效可行的,它不仅可以准确完成人防结构的损伤诊断,并且简化了损伤诊断过程。     

AGS结构的损伤定位仿真

为了检测先进复合材料格栅结构(AG S)的损伤所在位置,提出了通过计算结构在损伤前、后模态曲率差的方法,来进行计算和分析。建立了格栅结构在有约束条件下的有限元模型,通过AN SY S中的模态分析得到模态振型位移值,计算了结构损伤前、后的模态曲率差,通过这一指标对结构的损伤进行辨识,并分析了采用多阶模态的计算效果。结果表明,通过第1阶模态振型模态曲率差的计算,可对单损伤状况做出有效的检测;对于多损伤工况,需使用前3阶模态的曲率差进行分析,才能有效检测损伤的位置。     

基于模态参数灵敏度分析的结构损伤识别研究

结构损伤通常以结构中刚度损失为特征。结构的损伤会引起结构参数的改变,结构参数变化会导致结构模态参数(固有频率、振型)的变化,因此寻求结构损伤与结构模态参数之间的关系十分重要。文中根据结构振动特征方程,推导了结构模态参数对结构参数改变的灵敏度表达式,建立了结构模态参数对以单元刚度为特征的结构损伤识别关系式,识别结构损伤的位置和损伤程度。文中制作了无损伤、有损伤3根悬臂梁钢板试件,测取试件结构固有频率与振型,根据无损伤试件结构图,建立了有限元模型,计算其结构固有频率与振型。将无损伤试件测得的模态参数作为有限元模型修正依据,并用两种损伤条件下测得的数据修正无损伤的有限元模型,将单元刚度作为修正参数,应用灵敏度方法来识别悬臂梁钢板试件损伤的位置和程度,其结果与实际基本一致,证明了方法的有效性。     

基于应变能量分布变化的大跨桥损伤识别

为满足结构在线健康监测大量数据快速计算的要求,以测试的应变信号为基础,探究结构在不同输入下的损伤识别方法.该方法在传统的以曲率模态为基础的能量损伤指标理论上,提出基于应变能量分布变化的损伤指标法(DIM),通过损伤前后结构的响应求出结构各单元的相对应变比能,获得各单元的DIM,进而根据其峰值位置和大小判别结构损伤位置与损伤度.采用该方法对一大跨斜拉桥进行数值分析,结果表明,该方法能够准确地识别出结构的损伤位置,且对结构在损伤前后受不同激励作用的情况均有效,抗噪声污染能力较强.     

利用原点导纳检测混凝土构件损伤

为了识别混凝土构件损伤的存在、损伤位置及损伤程度,利用Matlab软件编制混凝土梁的有限元振动计算程序,对混凝土悬臂梁在发生损伤前后的位移模态及应变模态下的原点导纳进行了仿真计算,并将计算结果进行了分析对比。结果表明,位移原点导纳和应变原点导纳均可用于混凝土构件的损伤探测,用以确定混凝土悬臂梁损伤的存在、定位损伤,并可确定损伤程度,应变原点导纳较位移原点导纳对损伤更敏感。     

基于曲率模态的空间刚架结构损伤识别的研究

应用Ansys建立空间刚架结构无损伤和有损伤的有限元模型,选取曲率模态作为损伤标示量应用于结构损伤识别。对空间三维曲率模态进行比较分析,结果表明,一阶曲率模态能够很好的对单一或多个损伤位置进行识别,且轴向曲率模态比横向曲率模态更适用于损伤识别。一阶曲率模态也可以对损伤程度进行初步判断,为探索通过曲率模态识别空间钢结构损伤提供一种可行的方法。     

基于应变模态的风机塔筒法兰螺栓断裂损伤监测研究

针对风力发电机塔筒法兰段螺栓断裂损伤的识别问题,以某型1.5 MW风机为例,对螺栓断裂损伤识别进行了理论推导、仿真分析和损伤识别指标修正研究。运用连续体振动微分方程法,建立了梁的振动微分方程和应变模态;利用ANSYS软件对风机塔筒进行了振动模态分析,并研究了不同螺栓断裂工况下位移和应变模态振型的变化;以应变绝对偏差作为损伤识别指标,通过数值模拟验证不同工况下的风机塔筒损伤识别效果。研究结果表明:不同损伤工况的位移模态振型无明显突变,而应变模态振型在塔筒法兰螺栓断裂处出现显著突变,应变类指标对损伤更加敏感;修正的应变绝对偏差损伤识别指标削弱了未损伤处高应变值干扰损伤识别的影响,提高了损伤识别的敏感度;基于应变模态的损伤识别可为大型风机塔筒的损伤监测和健康维护提供参考。     

基于模态应变能比与神经网络的复合材料结构损伤辩识

从结构动力学特性入手,以模态应变能比作为表征结构损伤的标识量,对含损伤的复合材料机翼结构进行损伤辨识仿真,通过神经网络建立起损伤标识量和损伤状态之间的映射模型.仿真结果表明,模态应变能比对结构损伤位置和损伤程度都比较敏感,是一种有效的损伤标识量.神经网络可准确地识别出结构的损伤位置和损伤程度,应用于损伤识别是有效的.