基于子结构的隐蔽损伤识别方法研究

针对隐蔽结构损伤识别存在精度和效率较低的问题,探索性地应用子结构法对结构的隐蔽损伤进行研究,建立了基于子结构的隐蔽损伤识别方法.该方法在采集可测部位结构的振动信号的基础上,利用扩展卡尔曼滤波技术对隐蔽结构的时变参数进行识别,进而判定隐蔽结构的损伤位置和损伤程度.该识别方法首先建立识别计算模型,划分子结构;其次应用扩展卡尔曼滤波构建隐蔽结构损伤识别的识别方程;最后应用识别方程对隐蔽结构的损伤进行识别.该方法为难以直接测量的特种部位损伤识别提供了理论基础,并为隐蔽结构的损伤识别提供了新的途径.     

工程结构损伤识别技术的发展现状

目的：对损伤识别技术的现状作归纳与总结，并对其发展方向进行了探讨。方法：讲述了振动损伤识别方法，小波分析，神经网络损伤识别方法，结果与结论：指出了损伤识别中有待解决的问题及其发展前景。     

基于最小频率误差的混凝土重力坝损伤部位识别方法

在强震、冲击等荷载作用下混凝土重力坝易发生损伤破坏,如何有效快速地识别并定位重力坝损伤对大坝健康诊断和安全评价具有重要意义.为此提出了一种基于最小频率误差的混凝土重力坝损伤部位识别方法,该方法通过建立不同损伤部位的频率特征数据库,采用最小频率误差方法对大坝损伤进行识别和定位;同时研究了裂缝扩展深度及裂缝发展方向对该方法识别结果的影响.结果表明:提出的损伤部位识别方法能有效地识别混凝土重力坝损伤部位,且识别结果不受裂缝深度和方向的影响.     

基于模态参数的钢框架螺栓连接节点损伤识别理论与实验研究

提出一种有效的框架结构螺栓连接半刚性节点损伤的分步识别方法.首先采用仅与损伤位置有关、而与损伤程度无关的模态参数损伤指标作为神经网络训练输入,以确定损伤节点位置,极大地简化了神经网络结构,提高了损伤定位效率;然后通过模态敏感性方法对前步识别出的可能损伤节点进行损伤程度识别,有效地克服了传统模态敏感性方法在同时进行损伤位置及程度识别时,损伤识别动力学反问题结果的准确性与可靠性受可用模态信息量影响较大的问题.通过对一个8层半刚性连接框架的数值仿真与一个实验室两层螺栓连接钢框架的实验研究,验证了所提方法的可行性与有效性.     

基于小波分析的跨海大桥斜拉索风致损伤识别

海域环境下服役的斜拉索要承受强台风、环境腐蚀、重车过桥和温度效应等破坏荷载的作用,可能出现损伤破坏,降低拉索的强度和服役寿命.因此,如何有效快速地识别斜拉索是否发生了损伤,进一步识别出哪根索出现了损伤,这对于桥梁运营养护获得第一手的构件损伤信息是十分重要的.以浙江舟山跨海大桥中的金塘大桥为工程背景,建立了风荷载作用下的斜拉桥数值模型,基于小波分析方法研究了斜拉索损伤对桥面加速度测试信号的敏感性,实现了斜拉索损伤时刻的识别;构建了一种多尺度的损伤指标和损伤位置识别方法,进行了斜拉索损伤位置的识别,并分析验证了这种损伤识别方法的有效性和适用性.     

基于自由度匹配技术的简支桥梁结构损伤识别研究

实测自由度与理论自由度不匹配是结构损伤识别技术应用于实际工程中的一大难题,模型缩聚和模态扩阶技术可以解决这一问题.通过某简支桥梁结构有限元模型的数值模拟,利用模态应变能损伤识别方法,较好地实现了测试信息不完备情况下的简支桥梁结构损伤识别.结果表明,利用Guyan减缩法与模态扩阶法进行自由度匹配后再进行损伤识别,结果非常准确,可以应用于简支桥梁结构的损伤识别.     

基于小波总能量相对变化的拱桥吊杆损伤识别

为了识别拱桥吊杆损伤,提出基于小波总能量相对变化的损伤识别方法.以一典型钢管中承式拱桥为研究对象,通过对测点处的加速度动态响应信号进行离散小波变换,计算出测点处的小波总能量.以结构未损伤状态为基准,构造基于小波总能量相对变化的损伤指标.用提出的识别方法研究冲击类型、加载位置、噪音信号及损伤程度等参数对识别结果的影响.结果表明:提出的损伤指标可识别出不同位置设定下吊杆损伤,并对损伤程度具有较强的敏感性;对于不同的冲击类型及加载位置均能识别出拱桥吊杆损伤,且在不同信噪比(0,5,10和20)下鲁棒性好.     

基于小波包能量变化率的钢桁架损伤识别研究

提出了一种基于小波包能量变化率的钢桁架结构损伤识别方法.运用Ansys软件对钢桁架结构进行数值模拟,得到结构各节点的加速度响应数据;利用Matlab对加速度响应数据进行小波包分析,然后通过小波包能量变化率指标识别损伤.主要研究了不同损伤位置、不同损伤程度、以及噪声对损伤识别的影响.数值模拟结果表明,小波包能量变化率指标能准确有效地识别损伤,该方法具有较好的鲁棒性.     

基于粗集的PNN结构损伤识别方法

目的 为有效利用监测系统大量冗余、互补数据,对结构的工作状态展开评估.方法 运用粗集进行属性约简达到海量数据的降维工作,进而提取有效的特征参数,运用概率神经网络(PNN)良好的处理噪声等不确定信息及概率推理能力,进行推理计算和损伤识别.结果 对某12层钢筋混凝土框架不同噪声水平下的三种损伤模式进行了识别,识别精度均在85%以上,并与PNN损伤识别方法进行了比较,其识别精度高于PNN.结论 提出了一种基于粗集与PNN的结构损伤识别新方法,该方法不仅可以降低数据的空间维数.减少冗余属性和不确定性,而且可以提高损伤识别精度.     

异形桥梁损伤识别方法及参数影响分析

针对现有异形桥梁结构损伤识别方法的局限性和参数影响的不确定性,本文首先详细分析了损伤程度、传感器数量和模态阶次等参数对损伤识别指标(振型差、模态曲率差、模态柔度差及其曲率)的影响效果,确定将模态柔度差曲率作为识别指标。其次,提出异形桥梁两阶段损伤识别方法,在采用模态柔度差曲率实现损伤定位基础上,基于遗传算法优化支持向量机对损伤程度进行准确识别。损伤识别结果验证了该方法的有效性和准确性。     

结构损伤识别神经网络方法研究

阐述了利用神经网络建立结构损伤辨识系统的过程,并针对结构损伤识别中训练样本多、难以取舍的情况,采用了一种基于正交设计思想的样本选取方法,来构造网络训练所需的“最小”样本集。通过对缺陷板结构损伤识别的实例分析,说明了基于人工神经网络的损伤辨识系统的正确性。     

结构损伤识别的改进曲率模态方法

结构损伤识别是结构健康监测和结构状态评估的主要前提之一。尽早了解结构的损伤状况和损伤位置有助于提高结构的预期可靠性和安全性,同时降低了结构的维修费用。论文主要研究了如何采用改进的曲率模态方法识别结构的损伤以提高识别精度。基于曲率模态对结构局部损伤比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,论文提出了一种以结构的曲率模态为基础,综合考虑频率变化的改进曲率模态识别结构损伤位置的方法。最后用一数值模拟的简支混凝土梁对该方法与曲率模态方法进行了对比验证。结果表明,改进的曲率模态方法能够更精确地识别出结构的损伤位置。     

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。     

基于决策树的导管架海洋平台损伤定位

目的为提高导管架平台损伤定位的精确性和鲁棒性．方法将决策树模式识别分类方法与结构振动响应结合引入海洋平台的损伤定位,以节点的一阶模态振型差、斜率差、曲率差为损伤决策树属性构建决策树进行损伤定位．最后通过一个三腿导管架海洋平台的损伤定位验证所提方法的有效性．结果提出了一种基于决策树与振动响应的海洋平台损伤定位方法,数值算例表明该方法随着噪声水平的加大和损伤程度的降低,损伤定位的准确率不断下降．运用该方法进行实验模型的损伤定位精度高于90％．结论该方法具有较好的定位效果,在实际工程中有一定的适用性和实用价值．     

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.     

桥梁结构损伤识别理论的研究进展

从三个方面：（1）基于模型修正理论的结构损伤识别;（2）损伤指数法;（3）人工神经网络法等,对近年来国内外基于振动分析和结构动力学参数的结构损伤识别理论进行了比较系统地总结和评述,介绍了结构损伤识别领域研究的现状,给出了基于动力学参数和振动分析的结构损伤识别的模式,并分析了存在的困难以及需要进一步研究的问题．     

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。     

结构损伤动力识别技术的研究与进展

通过对结构损伤的动力识别技术近二十年来国内外研究成果的总结,阐述了结构损伤动力识别研究的发展历程。首先介绍了结构损伤动力识别技术的基本原理,然后从三个方面,即结构损伤的动力识别机理、结构损伤的动力识别参数和结构损伤的识别算法,分别探讨了结构损伤动力识别技术的发展现状和面临的问题,最后对结构损伤动力识别的未来研究趋势进行了展望。     

基于静力应变及遗传优化神经网络的城市立交桥梁损伤识别

应用遗传算法优化神经网络的权值和阈值,选取静力应变变化率为神经网络输入参数,以结构的易损截面为研究对象,提出了用于城市立交桥梁的损伤识别方法。以长春市前进大街立交桥左辅道桥为数值模型,对该方法的损伤位置及损伤程度识别能力进行了研究。模拟结果表明:该方法能够对结构单位置及多位置损伤进行成功的定位;对测试样本的损伤程度识别误差在3%以内,且其内插能力要优于外推能力。     

A new method for nondestructive damage identification of lattice materials

This paper proposes vibration-based damage identification method, termed as substructure potential energy (SPE) method, which is capable of accurately estimating the damage magnitudes of multiple members. While other existing damage severity estimation methods require the information of several unabridged modes of the structure, the new method utilizes only a few lower mode shapes of substructures measured from the damaged solid. The performance of the proposed method is compared with one existing damage detection method, using a set of numerical simulations on a lattice material beam based on synthetic data generated from finite element models. Supported by the National Basic Research Program of China (“973”) (Grant No. 2006CB601206)