磁弹噪讯技术无损检测铁磁材料疲劳损伤

铁磁材料加工制造的机械构件，在服役的过程中，受外力作用、在其内部会产生应力集中与松驰，引起构件局部或全部的扭曲、变形，造成构件的疲劳，使设备运行不安全或破损，对铁磁构件内部应力和疲劳寿命检测一直是人们重视的检测难题。从工程应用的角度，迫切需要一种既能检测构件应力大小，分布以及构件的疲劳，而不需要通过测量应变而测应力，并能瞬间、定点、在线的检测方法，铁磁构件在交变磁场的作用下，磁畴壁的不连续运动在其表面释放一种磁弹波--巴克毫森噪讯。该巴氏噪讯对材料所受外加载荷及材料的微观结构的变化十分敏感。采用该技术可开展在线无损检测铁磁构件服役应力及疲劳损伤。本文介绍该技术的原理及对平板构件疲劳损伤无损检测的实验结果。     

服役结构抗力的概率模型及其统计参数

根据服役结构的特点，提出了服役结构抗力的非平稳随机过程模型。考虑结构在服役过程中的耐久性损伤对构件承载力的影响，建立了预测抗力平均值和标准差的数学模型。以服役钢筋混凝土受弯构件为例，具体分析了抗力平均值和标准差随时间变化的规律。     

无砟轨道结构层间损伤识别技术研究进展

无砟轨道在长期服役过程中受到列车荷载和复杂环境的耦合作用，会发生材料性能衰退、结构损伤累积，导致其服役性能逐渐劣化.综合论述中国板式和双块式无砟轨道常见层间损伤的表现形式和产生的原因；总结探地雷达法、冲击回波法及其他局部损伤识别方法在无砟轨道损伤识别中的应用情况，提出结合多种局部损伤识别技术是实现轨道局部损伤精准识别的关键；归纳基于模态参数、无砟道床振动信号及车辆振动信号的整体损伤识别技术，指出须扩充现场损伤检测样本以提高识别方法的泛化能力；详细分析各类识别方法的优势和局限性，为完善中国无砟轨道结构损伤识别技术体系和制定科学合理的维修策略提供指导．     

基于机电阻抗与超声导波综合技术的复合材料板损伤定位

为了提高检测能力,将机电阻抗与超声导波技术相结合用于复合材料板中损伤检测和定位.基于机电阻抗技术的结构健康监测具有局部灵敏度高、无需模型分析等优点,在新型材料结构的在线监测领域具有独特的优势,例如飞机、航天器上大面积使用的复合材料结构等.超声导波技术具有检测效率高、检测范围广、检测速度快等优点,特别适合板状结构的健康监测.该机电阻抗与超声导波综合技术将机电阻抗技术的局部灵敏度高与超声导波检测技术的范围广的优点相结合.结果表明:局部均值成像算法和数据融合算法可用于复合材料板结构健康监测的数据处理和融合,实现了整个复合材料板中缺陷的定位及成像.     

服役钢筋混凝土单层工业厂房的寿命分析

建筑物在使用过程中，由于自然老化以及受到随机地震、高温、腐蚀等环境作用的影响，预测其使用寿命成为国内外一个崭新的课题．利用计算机模拟技术模拟了地震动并对钢筋混凝土单层工业厂房进行弹塑性反应分析，在考虑地震损伤积累、结构自然老化、耐久性腐蚀损伤以及结构经济维修决策因素下，有机地把结构的安全性、耐久性和经济性结合起来从而模拟得出服役结构的寿命分布．为工程结构在地震作用下使用寿命的预测和服役结构的检测鉴定以及结构抗震的研究提出了一种新的思路和研究方法．     

基于压电陶瓷动态信息的结构损伤检测技术

依据压电材料的压电效应特性，压电陶瓷片既可作为传感器又可作为驱动器．将压电陶瓷片粘贴在待测结构的表面，运用压电阻抗技术对结构中螺栓松动的损伤进行检测分析，实验表明，通过检测压电动态阻抗的变化可分析出螺栓松动的结构损伤情况．基于压电陶瓷的结构损伤检测技术，可以对机械结构进行实时在线损伤检测，它不仅适用于宏观损伤的检测，在高频激励下对于微小损伤的检测也非常有效．     

基于局部波数分析的复合材料板层裂损伤成像

基于超声导波的板状结构损伤检测方法以其检测范围大、灵敏度高等优势而吸引了研究者的广泛关注。然而复合材料中超声导波的复杂传播特征及常规的接触式导播驱动/传感手段限制了其在实际损伤检测中的应用。激光多普勒测振仪作为一种新型非接触导波场传感手段,能够以非接触的形式拾取结构表面高空间分辨率的导波场信号。基于导波场所提供的丰富结构特征信息,波数分析方法不仅能够实现结构内损伤的快速定位,也能评估损伤形状及尺度等特征。基于三维有限元数值建模,采用频率波数域分析方法检测复合材料中层裂损伤,讨论不同深度的损伤成像效果。数值模拟结果为该方法应用于实际复合材料损伤检测提供了理论基础。     

桥梁结构智能监测新技术研究

桥梁在其服役期间，由于各种原因，会出现损伤和局部的破坏。为了保证桥梁的安全服务和延长使用寿命，应该实时地把握累积损伤的状况和结构继续服役的安全程度。本文利用预先埋入的光纤布拉格光栅传感器，实现了混凝土结构损伤过程中内部应变的测量，根据载荷－应变关系曲线斜率的分歧点，可确定结构内部损伤的形成和扩展，是实现桥梁结构智能监测的一种新技术。     

小波变换时频敏感特性的试验研究

利用小波变换的时频敏感特性，通过试验提出了结构在自由及受迫振动过程中的健康监测及损伤检测方法.在悬臂板与弹簧组成的系统的自由及随机振动过程中，通过烧断连接弹簧与悬臂板的细绳来对系统造成破坏，其中离散小波变换用于识别结构损伤造成的信号奇异性，而连续小波变换则用于排除外界脉冲噪声的影响及确定结构刚度损失的大小.试验结果表明，该方法能有效地监测结构振动过程中的损伤，以及检测结构刚度损失的大小.在结构随机振动试验中，连续小波变换施加在由随机减量法获得的自由衰减信号上，获得了更好的检测效果.所提出的离散小波变换与连续小波变换联合使用的结构健康监测及损伤检测方法可用于结构的在线监测，且无结构建模误差的影响     

基于“能量-故障”的复合材料层合板裂纹损伤检测与识别

对一含裂纹的复合材料层合板，通过粘贴在其表面一对压电压（一片作为传感器，一片作为激振器）构造子结构动力响应的激励和检测系统。通过守好板和损伤板的振动模态参数和时域响应信号比较，探讨了识别复合材料结构损伤的可行性。同时，利用小波包分析，基于动力响应信号各频率段的能量分布，撮结构损伤的特征量来表征结构损伤情况。结果表明，当用一个含有丰富频率成分的信号作为输入对系统进行激励时，可以较为准确地识别复合材料结构的裂纹损伤。     

基于FBG传感器的结构健康监测体系及其应用

简述了现在日本利用结构健康监测的数据进行结构性能评价的方法以及实测数据处理分析技术的现状,介绍了一种针对大跨度抗弯结构的分布式监测系统的构筑方法,并将该方法应用于桥梁结构健康检测和监测系统。该方法基于笔者参与开发的长标距光纤布拉格光栅(FBG)传感器建立的分布式传感系统,结合使用监测数据分析软件SforD,通过测量应变实现结构的健康监测,监测桥梁的应变分布情况、沿长度方向的桥梁挠度分布、结构振动特性(如振动频率和振型)、荷载、桥梁损伤探测等信息。应用案例表明,监测系统提供的实测结果与理论分析结果吻合良好。本文可为智慧城市及智能结构的建设提供多功能的结构健康监测和检测方面的解决方案。     

基于BP网络的结构损伤识别

结构的动力特性和结构参数直接相关，结构的损伤将引起相应动力特性的改变，因此，如果能建立结构动力特性变化与结构损伤之间的映射关系．则可以利用结构振动测试信息实现结构损伤诊断。神经网络方法因其具有非线性映射能力强、计算速度快、容错性好等优点，正越来越多的用于基于振动的结构损伤识别。但是对于大型复杂结构，普遍存在网络结构复杂。识别效率低下的问题。以框架结构为例．应用BP网络分阶段的进行损伤位置、损伤程度的识别，这有效降低了网络的复杂性，减少了学习样本。提高了学习效率。     

小波分析在桥梁结构损伤检测中的应用

大型土木建筑结构在长期使用过程中会因各种因素而产生损伤和结构强度退化,如果没有及时发现和采取必要的措施,将可能发生严重的事故,造成生命和财产的巨大损失。利用结构的振动特性的变化评估其健康状况,是当前研究的热点问题。本文基于结构振动测试和小波变换技术,确定结构可能发生的整体性能退化或局部损伤的大小和位置,以便应用于大型结构尤其是桥梁结构的在线损伤检测中。首先通过数值模拟分析得到结构的振动响应信号,再经过小波分析得到各阶子信号,进而获得各阶子信号的能量谱及损伤前后能量谱的变化。通过观察各阶子信号的差异和能量谱的变化评价结构的损伤状态。     

Study of Detecting Impact Damage for Composite Material Based on Intelligent Sensor

A system of impact damage detection for composite material structures by using an intelligent sensor embedded in composite material is described.In the course of signal processing,waveldet transform has the exceptional property of temporal frequency localization,unereas Kohonen artificial neural networks have excellent characteristics of self-learning and falt-tolerance.By combining the merits of abstracting time-frequency domain eigenvalues and improving the ratio of signal to noise in this system,impact damage in composite material can be properly recognized.     

基于小波神经网络复合材料损伤检测的研究

研究了一种采用埋入智能传感器对复合材料冲击损伤检测的系统，在对信号进行处理时，该系统结合了小波变换良好的时频局部特性和神经网络的自学习功能及良好的容错能力的优点，从而能准确地识别出复合材料冲击损伤的位置并提高了冲击损伤检测的速度与准确率。对复合材料的冲击损伤检测进行了仿真，结果表明了该方法是可行的。     

多尺度结构动力方程及其在损伤识别中的应用

以一个三层框架结构为研究对象，分析了结构发生损伤时其动力参数的变化特征.应用小波变换，推导了多尺度结构动力方程来分析结构动力系统中的损伤识别.面向结构损伤识别，描述了多尺度动力方程能获得更丰富的结构参数变化信息.根据时变动力系统的结构损伤识别数值计算的特点，应用状态空间法来对结构损伤动力过程进行数值模拟.通过不同激励荷载下的损伤数值模拟和损伤时域识别，研究了多尺度损伤识别的两个关键性问题：不同位置的传感器对损伤预警的敏感性；系统输入荷载频率成分对损伤信息分布的影响.所进行的研究对于在基于小波分析的结构健康监测中合理选择传感器位置、采样频率及确定信号分解的尺度数具有理论指导意义.     

一种环境激励下基于应变测试的结构损伤指标

在线结构监测的损伤识别指标须对结构局部损伤敏感且计算量小以适合在线数据处理的需求.应用自然激励技术及数理统计理论,建立了基于环境激励下结构应变测试数据的损伤指标。算例比较表明,基于应变测试数据建立的损伤指标比基于位移及模态频率的指标对结构局部损伤更为敏感,依据应变测试数据的损伤指标可以很好地检测损伤的发生并大致确定损伤发生的位置.     

Coal and gas outburst dynamic system

Coal and gas outburst is an extremely complex dynamic disaster in coal mine production process which will damage casualties and equipment facilities, and disorder the ventilation system by suddenly ejecting a great amount of coal and gas into roadway or working face. This paper analyzed the interaction among the three essential elements of coal and gas outburst dynamic system. A stress-seepage-damage coupling model was established which can be used to simulate the evolution of the dynamical system, and then the size scale of coal and gas outburst dynamical system was investigated. Results show that the dynamical system is consisted of three essential elements, coal-gas medium(material basis), geology dynamic environment(internal motivation) and mining disturbance(external motivation). On the case of C13 coal seam in Panyi Mine, the dynamical system exists in the range of 8–12 m in front of advancing face. The size scale will be larger where there are large geologic structures. This research plays an important guiding role for developing measures of coal and gas outburst prediction and prevention.     

考虑地震损伤的单层球面网壳结构静力稳定性

为了研究地震损伤对单层网壳结构静力稳定性能的影响,基于考虑材料损伤累积效应的本构模型,对一K8型单层球面网壳结构,首先利用动态增量(incremental dynamic analysis,IDA)方法对单层网壳结构进行动力稳定分析,提出将B-R准则与塑性应变能曲线相结合作为结构动力失稳破坏的判断准则,得到结构动力失稳临界值;然后采用弧长法和Newton-Raphson法相结合的增量迭代法对损伤后的结构进行非线性屈曲分析,得到震后结构的静力稳定临界荷载.结果表明:考虑地震损伤累积效应的结构静力稳定性能显著降低,为该类结构抗震设计、性能评估和震后修复、加固提供参考.