基于曲率模态的木梁损伤定量识别

为对木结构构件局部缺陷进行 有效检测,结合试验模态分析和有限元模拟方法,对含不同位置、大小和数量孔洞缺陷的木梁 进行研究,计算其第1阶位移模态振型和曲率模态,分析木梁损伤前后的曲率模态变化,探讨 模态分析方法在木材缺陷检测中的适用性。研究结果表明:曲率模态是一个对木梁损伤比较 敏感的参数,可用于对孔洞位置、大小及数量进行定量的估计;通过降低有限元模型局部单 元的弹性模量能够较好地模拟木梁损伤,有限元模态分析和试验模态分析得到的位移模态振 型及曲率模态吻合均较好,验证了模态分析对木梁无损检测是一种有效的方法。     

车用纤维全缠绕高压储氢气瓶标准研究

储氢气瓶是氢燃料电池汽车供氢系统的一个关键部件，纤维全缠绕高压储氢气瓶以其比强度和比刚度高等优点成为各国研究的热点。目前，欧盟、日本和国际标准化组织已制订了氢气瓶标准或标准草案，这些标准对制订我国车用纤维全缠绕高压储氢气瓶标准具有重要的参考价值。本文在系统比较欧盟CGH2R Draft Revision 10标准草案、日本JIGA—T—S标准和ISO／DIS 15869．2标准的基础上，针对我国正在制订的车用纤维全缠绕高压储氢气瓶标准，提出了若干建议，并指出今后需要重点研究的几个问题。     

运用曲率模态技术的木梁损伤定量识别

为对木结构构件局部缺陷进行有效检测,结合试验模态分析和有限元模拟方法,对含不同位置、大小和数量孔洞缺陷的木梁进行研究,计算其第1阶位移模态振型和曲率模态,分析木梁损伤前后的曲率模态变化,探讨模态分析方法在木材缺陷检测中的适用性.研究结果表明:曲率模态是一个对木梁损伤比较敏感的参数,可用于对孔洞位置、大小及数量进行定量的估计;通过降低有限元模型局部单元的弹性模量能够较好地模拟木梁损伤,有限元模态分析和试验模态分析得到的位移模态振型及曲率模态吻合均较好,验证了模态分析对木梁无损检测是一种有效的方法.     

弹性梁损伤识别模态应变能法

针对飞行器弹性梁结构的振动疲劳损伤问题,基于单元模态应变能的变化提出了一种新的结构损伤识别方法。该方法以结构损伤会导致其模态性能变化为原则,通过对比结构单元损伤前后模态应变能的变化率来构建损伤指标。在构建损伤指标之前,假定弹性梁的刚度是由单元刚度组成的,在定义单元刚度灵敏度公式的基础上,建立了弹性梁损伤前后模态应变能变化的联系。最后采用数值计算和实验测试方法,得到了弹性梁损伤状态的识别结果,验证了该方法对损伤识别的正确性和有效性。     

模态试验中柔性支承特性的识别及其对试验结果影响的修正

对模态试验中采用的柔性支承的特征识别和支承对模态参数影响修正方法作了研究。     

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。     

利用模态试验和有限元分析对拱结构进行损伤识别

研究了圆弧拱结构的模态试验结果及利用MSC/Patran(Nastran)有限元分析计算模态的结果.通过对该拱结构未损伤工况、不同程度的损伤工况及加固工况分别进行模态试验和利用MSC/Patran(Nastran)进行有限元模拟计算,并介绍了拱结构的MSC/Patran(Nastran)模拟方法.结果表明利用模态试验数据能对拱结构进行损伤评估,同时还能给拱结构的加固提供一项技术指标.     

振动试验中夹具模态的抑制与应用

针对高频率、高刚度试验件难以在普通振动台上直接激振产生高周裂纹,进而无法确定其高周疲劳极限的问题,通过论证夹具模态对振动试验的影响机理,设计形成了固有频率可调的振动试验夹具。结果表明：该夹具应用于振动试验中,抑制了不利于试验件振动的夹具模态,增加了试验件有益振动量的传递,弥补了振动台激振加速度不足的问题,为高刚度、高频率试验件的振动试验提供了可选的解决思路。     

基于曲率模态与柔度曲率的损伤识别

以含两条裂纹的两端固定梁为例,采用曲率模态差和模态柔度曲率差来检测结构的损伤。首先将梁的裂纹模拟为无质量的等效扭转弹簧,推导了裂纹梁的特征微分方程,利用边界条件和裂纹位置的连续性条件推导得到该裂纹梁的振形函数解析表达式。然后用中心差分法分别求解裂纹梁损伤前后的曲率模态值和模态柔度曲率值,利用其差值确定梁的损伤位置,进而确定损伤程度。最后讨论了曲率模态和柔度曲率对结构损伤识别的敏感性。     

基于应变模态差的管道损伤识别仿真

对具有一定程度损伤的管道,常规的结构有限元分析或实验模态分析得到的位移模态和固有频率难以有效反映管道的损伤状况.为了提高诊断的有效性及可靠性,采用结构损伤前、后的单元应变模态差作为管道损伤定位的识别指标.利用有限元分析软件Ansys对同一单元不同程度损伤、同程度多损伤的管道进行数值模拟分析,提取不同状况下的应变模态分别与正常状况下的应变模态进行差值分析.结果表明,应变模态差的方法能够较好地对管道的单损伤和多损伤位置进行识别.     

基于逆有限元的应变模态损伤检测方法

基于光纤光栅传感器(fiber Bragg grating,简称FBG)逆有限元方法(inverse finite element method,简称iFEM),仅利用有限测点的应变数据进行全域应变场重构,得到近似完全测量应变模态,提高了直接采用实测应变数据来构建应变模态损伤指标的实用性。利用基于损伤应变模态差分原理的损伤指标法,只需用损伤后应变模态数据即能定位损伤,并给出了损伤指标数学模型。计算结果表明,基于光纤光栅传感器和逆有限元方法可以快速进行全域应变场重构,为基于应变模态的损伤检测提供数据保障,而应变模态差分曲线只在损伤处发生剧烈变化,损伤程度不同,曲线突变程度略有不同但规律一致。最后以某板的实验结果证明了该方法的有效性。     

基于模态分析的钢结构损伤识别方法研究

对钢结构损伤的准确识别是确保钢结构安全可靠的重要保证。本文提出了一种利用动力试验检测钢结构破损的方法。通过建立钢梁的有限元模型计算正常情况下梁的动力特性,利用现场采集试验数据、模态分析技术获得损坏梁的自振特性。将无损模型分段计算出自振特性,利用特征比的比较确定损伤位置。经实例分析证明该方法准确、简便、适用,提高了钢结构损伤识别的效率和精度。     

压力容器氢损伤的监测与检测方法

氢损伤在金属压力容器中是非常普遍的，是石油炼化企业常见的设备破坏形式。介绍了检测氢损伤的主要方法：超声波法、金相法、挂片法、氢传感器探测法和声发射技术，并指出了未来发展的方向，对现场检验具有一定的参考价值。     

固支梁振型与损伤关系的试验模态分析

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识别。按照采用数据和识别原理的不同,大致可以分为基于频率的方法、基于振型的方法、基于模态柔度的方法以及基于神经网络的方法等,但是在大型土木工程结构的测试中,一般只能获得低阶模态及不完备的自由度测试信息。     

复合材料结构损伤识别与健康监测展望

复合材料构件是航空发动机、飞机机翼、机身和风力发电机等结构的重要组成部分,在包括航空、机械和土木工程等领域有极其重要的应用,然而受到其内部结构复杂性和制造缺陷的影响,复合材料的服役性能一直是制约结构安全性和经济性的一大瓶颈,因此针对复合材料结构的损伤识别和健康监测是领域内的研究热点及难点。笔者在论述了目前国内外技术发展和应用的基础上,系统地比较了复合材料结构损伤识别和健康监测的关键技术,讨论了该类技术的发展方向并进行了总结和展望。     

碳纤维缠绕储氢瓶的有限元自紧分析和爆破压力预测

根据高压储氢瓶的金属内胆和外部碳纤维缠绕层的结构特点进行各向同性金属和各向异性复合材料叠层的有限元建模。考虑自紧作用与气瓶的实际工况,对气瓶在不同内压下应力和变形的弹塑性响应进行了分析。参考DOT CFFC标准对气瓶进行了自紧设计和弹塑性加卸压模拟分析。基于渐进破坏理论,用Tsai-Wu失效准则判断复合材料失效模式,并据此修改单元刚度;利用单元生死技术,依据失效单元数目的急剧增大来预测气瓶的爆破压力,与文献试验结果相比误差很小,验证了该方法的可靠性。     

碳纤维复合材料修复带缺陷储气井的应力分析及试验研究

针对天然气储气井井管外壁腐蚀现状,采用有限元计算方法,分析不同外壁腐蚀类型、不同腐蚀缺陷尺寸下储气井井管的应力分布、承载极限及疲劳性能;加工带缺陷储气井井管试件,选择碳纤维复合材料湿缠绕法补强修复;对修复后的井管试件进行有限元应力分析,并进行爆破试验和疲劳试验,以充分验证补强方法的有效性;储气井井管的理论分析和性能试验证明,碳纤维复合材料湿缠绕法补强可以有效地修复带外壁缺陷的储气井井管,有效、快捷地解决在役天然气储气井井管外壁腐蚀问题。     

基于模态分析和BP神经网络的复合材料脱层损伤监测研究

基于假定自然应变法建立了一个新的八节点压电固体单元，并采用具有相同坐标但不同节点号的节点对模拟脱层，分析了含不同脱层损伤梁的模态特性；进而提出了一种将计算力学、神经网络和实验模态分析相结合的复合材料结构脱层损伤检测的新方法。该方法通过数值模拟的手段为神经网络提供充足的训练样本，以实验模态结果作为神经网络的输入来预测复合材料结构的脱层损伤，实验结果证明了这一方法的可行性。