桁架结构损伤识别的最小秩方法

在结构损伤的早期阶段，损伤往往集中发生在少数单元，损伤前后总体刚度矩阵差的秩较小。本文给出一种基于矩阵最小秩理论的计算方法，对损伤结构的模态力余量方程进行求解，反演得到总体刚度矩阵的变化量。数值试验表明，该方法对桁架结构的损伤可进行精确的定位和标定。     

基于频率改变的结构损伤诊断方法

结构单元的损伤将导致损伤单元的单元刚度矩阵以及结构的总体刚度矩阵发生变化,通过损伤前后自振频率的改变,可对损伤单元刚度矩阵的损伤系数进行反演。本文发展了一种结构损伤定位和标定的两步方法,首先通过反演初步确定结构损伤的位置,然后将损伤单元(三维梁元)的刚度矩阵分解为拉压刚度矩阵和弯曲刚度矩阵,并分别对其损伤系数进行求解,从而确定截面积、截面惯性矩等单元截面参数的损伤情况。数值实验表明,该方法可对结构的损伤进行定位和标定。     

基于频率改变的结构损伤诊断方法

结构单元的损伤将导致损伤单元的单元刚度矩阵以及结构的总体刚度矩阵发生变化，通过损伤前后自振频率的改变，可对损伤单元刚度矩阵的损伤系数进行反演。本文发展了一种结构损伤定位和标定的两步方法，首先通过反演初步确定结构损伤的位置，然后将损伤单元（三维梁元）的刚度矩阵分解为拉压刚度矩阵和弯曲刚度矩阵，并分别对其损伤系数进行求解，从而确定截面积、截面惯性矩等单元截面参数的损伤情况。数值实验表明，该方法可对结构的损伤进行定位和标定。     

基于残余力向量的框架损伤直接识别法

为直接识别出基于残余力向量法的框架结构损伤,提出先由灵敏度分析求得结构刚度联系矩阵,再由结构刚度联系矩阵将损伤结构的刚度摄动矩阵展开,得到新的结构残余力向量方程,通过求解此方程即可识别出框架结构的损伤位置和程度,最后运用所提出方法对三层框架结构进行损伤识别,结果表明识别精确度较高,从而验证了该方法的有效性.     

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.,     

基于残余力向量法的桁架结构损伤直接识别法

提出一种基于残余力向量理论的桁架结构损伤直接识别方法.先由灵敏度分析,求出结构刚度联系矩阵,再由刚度联系矩阵将损伤后的刚度摄动矩阵展开成对角矩阵,代入残余力向量方程,得到由刚度联系矩阵表示的新残余力向量方程,经过整理,此方程可以直接求解,即可得到各杆件刚度的损伤量,由此可识别出桁架结构的损伤杆件及其损伤程度.最后以一桁架结构模型进行数值仿真分析.结果表明,该方法具有计算简单,计算量小等优点,仅需损伤后第一阶模态参数,就能够准确识别出结构的损伤情况,证实了该方法的有效性.     

结构裂缝损伤识别的虚拟柔度矩阵法

柔度矩阵元素值小（10-5～10-6量级）,直接用来判断结构的损伤容易受到噪声干扰。柔度矩阵元素反映的是结构整体信息,变化最大的不一定对应损伤部位。故利用柔度矩阵进行结构损伤识别尚存诸多缺陷。利用模态测试数据构造结构虚拟柔度矩阵,通过施加虚拟力的方法建立总体虚拟柔度矩阵与局部刚度变化之间的关系,根据广义应变变化率,可以同时得到损伤位置与损伤程度的识别结果。用简支梁的动力模型试验数据验证了算法应用的可行性。     

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。     

网壳结构损伤识别理论及仿真研究

针对网壳结构特点,引入敏感模态的概念,提出利用模态置信准则确定局部损伤所对应敏感模态的算法,推导了剩余模态力的表达式,利用敏感模态进行损伤位置识别.采用最小秩摄动理论定量评估结构的损伤程度,与Baruch方法及Berm an方法进行比较分析.实际网壳工程的数值模拟结果表明,本文方法不仅可以识别单位置损伤还可以识别多位置损伤,不仅可以评估刚度变化还可以评估质量变化,对网壳结构的健康诊断是可行的.     

刚度矩阵的数值模拟方法

刚度矩阵是将一个受力物体划分为n个单元,各单元刚度矩阵集成为结构总刚度矩阵,实现了从单元刚度矩阵形成总体刚度矩阵的过程。本文应用单元刚度矩阵的方法,从工程实例出发,解决实际工程中的平面应力问题。     

Truss structural damage identification based on principal component analysis and multivariate control chart

The present paper addresses the subject of truss damage identification using measured frequency response functions (FRF). Damage identification matrix is formed using measured FRFs obtained from truss dynamic test. Then using principal component analysis (PCA),the variable space dimensions of damage identification matrix can be reduced,and original data characters of FRFs can be analyzed and extracted from lower dimension variable space. Thus truss damages can be identified using the multivariate control chart of first several order principal components which contain almost all of original data information. Without the need for modal parameters,the method avoids the errors of modal fitting. In order to validate the reliability of the method,a whole size truss was tested with six types of damage case concerning single or two element damages. The experimental result shows that the proposed method is straightforward and reliable for truss damage identification. Especially,the method has good applicability for the truss under noisy environment and non-linear cases.     

基于模型缩聚的θ指标损伤识别方法

为实现大型三维空间结构的损伤检测,提出了一种基于模型缩聚技术的检测方法。该方法利用有限数量的加速度传感器,得到大型三维桁架结构的自振频率和模态振型,以完成损伤的识别。数值仿真结果表明：该方法在损伤的定位识别和定量识别上能达到预期的适用性和可靠性。     

空间网架结构损伤程度识别的数值模拟与试验研究

空间网架杆件的损伤程度识别是网架结构健康检测中十分重要的环节,对网架结构的安全性和适用性起到决定性作用。在定位损伤杆件的前提下,通过模型试验和数值模拟手段,提出应用瞬态响应动力分析方法对四角锥网架杆件进行损伤程度识别,获得不同损伤程度杆件两端节点的位移时间历程曲线,应用Matlab对该曲线进行拟合分析。结果表明：在不同损伤工况下,损伤杆件两端节点的位移时间历程曲线可以近似拟合成直线,通过对该直线的斜率与杆件损伤程度的分析,分别得到上弦杆件、腹杆、下弦杆件两端节点的位移时间历程直线的斜率值与杆件损伤程度的关系式,通过该关系式可以较准确的识别出四角锥网架杆件的损伤程度。     

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.     

基于应变模态和贝叶斯方法的杆件损伤识别

提出了一种基于空间杆系结构应变模态和贝叶斯统计方法的损伤识别方法。对于空间杆系结构,认为其杆件只承受轴向应力,因此,由节点位移可得出各杆件应变。文中采用一个转换矩阵来表示这种关系,进而得出应变模态的摄动矩阵。然后,对可能损伤的杆件乘以一刚度系数,由于应变模态误差能用高斯分布近似模拟,应用贝叶斯统计方法便可得到这些参数的概率密度函数。由此函数值的最大化构造目标函数进行优化,通过得到的各参数的最优解就能判断杆件的损伤状况。最后,通过数值算例对该方法进行了验证。     

高效神经网络训练及其在桁架损伤识别中的应用

将应变模态相对变化率作为损伤指标,探索了与人工神经网络结合对桁架结构进行损伤识别的方法。利用ANSYS的命令流语言APDL编写二次开发程序,实现结构不同损伤工况下的模态自动求解过程,并定义APDL中多维数组参数,将不同损伤工况下计算得到的模态参数存储于外部设备。在人工神经网络训练阶段,再借助于Matlab软件的外部文件调用功能,将模态信息加以批量提取。数值仿真表明,本文的方法是一种高效的人工神经网络训练模式,且仅用一阶应变模态改变率就可实现对桁架结构的损伤识别,便于在实际工程中应用。     

钢桁架桥健康诊断基准研究

近些年来,结构健康诊断和损伤识别已经成为土木工程领域重要的研究课题,如何确定结构中损伤的位置是关键所在.现有的损伤探测方法是利用从结构上收集到的振动信号识别相应的结构状态参数,然后用这些参数与完好结构的相应参数进行比较,也就是说他们选择的健康基准是完好结构的相应参数.但是完好结构的资料我们通常很难得到,而本文定义并建立的结构健康基准不需要结构的原始信息就能对结构进行损伤定位,并以钢桁架模型为试验对象进行了验证.     

桁架结构的静力损伤识别

随着各种动力与静力测试技术及相应的数字信号处理技术的快速发展,结构无损伤评估方法研究的进一步深入,各种基于结构动力、静力参数损伤识别方法不断涌现[1].本文在对现有文献研究的基础上,利用静力测量数据,对结构的损伤程度进行识别.利用有限元方法和静力凝聚方法,对桁架结构节点的位移和杆件应力进行测量来计算其损伤指数,并得到有益结论.     

大型空间桁架结构装配序列的分层规划方法

为了自主规划空间在轨装配任务的装配序列,结合大型空间桁架结构的固有分层特性,提出了一种基于连接矩阵的分层规划方法.根据连接矩阵的定义和分层规划的基本原理,通过分析几何结构单元之间普遍的三种连接方式,提出了相应结构的连接矩阵建立方法和规则,来组织低层规划;通过对大型结构进行结构分析,运用桁架结构几何原理,建立整个结构的连接矩阵,来实现高层规划,并以常见的空间桁架结构为例进行了说明,从几何特性角度,讨论了该方法的普遍性.