张弦桁架结构基于模态参数的损伤识别

以某火车站的大跨张弦桁架雨棚结构为例,采用有限元软件ANSYS建立模型,且利用减小构件截面积模拟弦杆和拉索的多种损伤工况。采用模态置信因子(MAC)法、坐标模态置信因子(COMAC)法和曲率模态法对结构进行损伤识别。结果表明:MAC法可以进行初步损伤判断,但不能进行有效的损伤定位;COMAC法仅在损伤超过50%时才具有较好的诊断和识别效果,COMAC法理论上可实现杆件损伤定位,但需要较多阶振型数据才能判断,实际应用成本偏高;曲率模态法对张弦桁架具有较好的识别效果,无论是弦杆和拉索截面出现损伤,曲率模态指标在损伤处产生突变,按其突变程度大致判断损伤程度,可作为大跨张弦桁架结构损伤识别的有效方法。     

基于模态参数和支持向量机的桁架结构损伤识别研究

以桁架结构的损伤为研究对象,根据桁架结构的杆单元应变特点,建立了损伤前后振型曲率变化率和应变模态变化率对杆单元损伤的敏感性分析。同时以该变化率作为输入特征参数构造支持向量机,对杆单元的损伤进行识别,均取得了较为理想的结果。     

基于模态参数的结构损伤识别研究进展

结构在长期服役过程中受外界因素的影响,发生老化、腐蚀、疲劳等损伤。因此,结构损伤识别成为工程界和科研界的研究热点。文中系统总结了基于模态参数的结构损伤识别方法的研究进展,着重介绍了基于频率变化、振型变化、曲率模态变化、模态应变能变化、残余力向量变化和传递函数变化等不同类型的损伤识别方法,并对其优缺点进行了对比和分析,并对其未来的发展趋势作了预测,望能为今后的损伤识别技术的研究和应用提供参考。     

基于模态参数的结构损伤识别指标综述

从指标定义和指标应用的角度,对目前已有的指标进行了综合分析与评价,指出了利用模态参数构造指标来进行损伤识别的优势以及需要进一步解决的问题,以期促进结构损伤检测技术的完善和提高。     

应变模态在桁架结构损伤识别中的研究

对平面桁架结构的损伤识别进行了研究。首先从桁架节点位移推导了应变模态的计算公式,然后通过有限元软件建立桁架结构数值模型,采用一阶应变差识别指标对桁架发生单处和多处构件损伤进行损伤定位。结果表明了一阶应变差识别指标在平面桁架结构中损伤定位的可行和有效。     

基于应变模态差的索桁架-索网结构损伤识别

应变模态差法多用于刚性结构的损伤识别,而较少用于柔性结构。索桁架-索网结构是柔性组合结构,该结构通过预应力索提供刚度,结构损伤的主要因素是索的损伤和预应力损失。基于有限元模态分析提取结构损伤前后的应变模态差作为损伤识别指标,应用应变模态差法对索桁架-索网结构进行计算分析。结果表明:索单元发生损伤后,通过应变模态差能够准确地识别索不同位置的损伤,同时对小损伤(损伤程度10%)较敏感;得出应变模态差与损伤程度的关系曲线,该曲线在不同工况下能够很好地判断索单元损伤程度;利用应变模态差能够识别出索的预应力损失的位置,并可大致判断损失程度;验证应变模态差损伤识别方法可以较好地用于索桁架-索网结构的损伤识别。     

基于曲率模态方法的钢桁架桥梁损伤识别

由于曲率模态（CurvatureModeShabe）是一个能反映局部特征变化的模态参数,它可以通过各阶振型来得到,所以在桥梁结构状态监测中有着良好的应用前景。论文对曲率模态方法理论进行研究,建立钢桁架铁路桥梁的有限元模型,进行曲率模态的研究。通过研究得到：随着损伤的加剧,各阶固有频率均呈下降的趋势,但变化不明显;从振型的变化也难以看出损伤的位置;随着损伤的加剧,曲率模态变化较明显,因此通过曲率模态的变化容易识别损伤的位置及损伤程度。     

基于模态振型的钢桁架主梁损伤识别研究

基于模态振型法对一座单跨地锚式悬索桥的损伤情况进行识别.将结构实测模态振型与理论计算值进行比较,在确定结构整体刚度存在损伤的前提下,又进一步推断主梁损伤位置.经现场检测验证钢桁架主梁下弦杆在损伤位置处存在断裂情况,导致结构振型存在异常.     

基于模态参数对损伤识别的探讨

简要介绍了四种方法对应的模态理论基础,通过试验研究验证了应变模态对结构局部损伤的敏感性,讨论了应变模态对局部损伤的敏感范围。研究表明,基于环境激励法的应变模态试验可有效地识别损伤位置。     

基于曲率模态法桥梁结构损伤识别的敏感参数研究

敏感参数的研究对于结构基于振动的损伤识别有着重要的价值.曲率模态法的基本原理是因损伤所致的构件截面的刚度突变而凸现截面的曲率突变.但其仍存在不足,一是各阶模态反映同一损伤的情况是不同的;二是用损伤前后的曲率模态差作为敏感参数,虽可凸现其损伤部位,但须有未损伤时的模态数据,这通常无法获得.为此,文中分别提出了两个改进的敏感参数,即平均曲率模态损伤因子和即刻损伤因子.利用ANSYS软件对简支梁桥、连续梁桥的损伤识别进行了大量仿真分析,验证了所提出的敏感参数的有效性.另外,还探讨了某一单元损伤程度变化、多个单元同时有相同损伤,不同单元有不同损伤,及结构有限单元的类型和划分精度等多种工况下,采用曲率模态方法进行桥梁损伤识别问题,并进行了二维和三维的不同截面形式损伤识别的仿真分析.理论上证明了所提出的参数可作为桥梁损伤识别的敏感参数,用曲率模态方法能较好地识别出桥梁结构损伤的位置和程度.     

基于应变模态参数的木梁损伤识别研究

为研究基于应变模态参数识别木梁损伤的方法,文中通过有限元软件ABAQUS建立不同损伤工况下的木梁模型进行模态分析,处理分析得到位移模态、应变模态及应变模态差曲线,以曲线的突变进行损伤定位识别。结果表明应变模态和应变模态差可识别出简支木梁的损伤,且识别精度高,与通过固有频率变化和位移模态的损伤识别相比,基于应变模态参数的损伤指标在梁损伤位置识别具有明显优势。     

基于静力参数的梁结构损伤识别试验研究

本文以混凝土梁结构为试验对象,采用静力单调加载试验,研究了基于应变的裂缝检测方法,为了消除分级加载级距对应变增量的影响,提出了一种新的检测指标:应变变化速率。该指标可以更科学地反映应变变化随荷载变化的增量大小,它和结构裂缝的对应关系也更加直接明确。试验结果表明:应变变化速率指标对裂缝有着很高敏感性,每次在新裂缝出现之前,相应位置处应变片的应变变化速率在上一级荷载就已经发生突变,且发生突变的应变片正好覆盖了出现裂缝的梁段,本文所提的应变变化速率指标,可以用于梁结构的早期损伤预警及定位中。     

基于动静结合的桁架结构损伤识别研究

相对位移模态而言应变模态在桁架结构损伤识别方面更具优势。基于动态和静态损伤识别指标,提出动静相结合的新识别指标。新指标具有动测法和静测法的优点,能够在一定程度上过滤掉非损伤单元的干扰,较单独使用动态指标和静态指标更准确、更具优势。通过对一桁架结构的单处损伤和多处损伤进行数值模拟,并分别使用动态、静态和动静结合的三种指标进行损伤识别效果的比较,表明新指标更具优越性。针对算例中不同类型的构件同时损伤时,应变差较小的构件不易识别的不足,提出了二次识别或多次识别的解决方法。     

基于模态参数的结构损伤识别方法研究进展

近年来,基于模态参数的损伤识别方法发展十分迅速。结构在使用过程中会受到自身因素和外界因素影响,必然会导致结构发生损伤,影响其正常使用功能,严重时引发倒塌等事故。因此,对结构进行损伤识别具有十分重要的意义。文中主要介绍了损伤识别领域常见的几种模态参数,并总结归纳各参数的优势和不足,并对有待进一步研究的问题进行了展望,为结构健康检测领域的研究和应用提供参考。     

基于ARMA模型识别工程结构模态参数

对基于环境激励下运用时间序列法ARMA模型对工程结构模态参数的识别进行研究。结合传统模态试验,对一个多层框架结构进行了模态参数识别的对比试验,试验结果显示:二者在模态参数识别上具有高度的一致性。分析表明:时间序列法ARMA模型能够在传统模态试验难以进行的环境下,准确有效地识别工程结构的模态参数,为结构的在线监测和抗震设计等提供模态参数,具有一定的工程应用价值。     

基于ARMA模型的结构动力模态参数识别

论述了ARMA时序差分模型与结构振动微分方程之间的等价关系，ARMA模型的定阶与参数估计，并利用一悬臂梁的振动位移作为时间序列对其模态参数进行了识别，其计算结果满足精度要求，取得了较好的结果。     

基于模态应变能的梁结构损伤识别

单元模态应变能法诊断结构损伤时理论上需要完整振型,而实测振型往往是不完备的。本文以梁结构为例,基于理论自由度和实测自由度相匹配的原则,对不完备振型信息进行扩充处理,然后再应用模态应变能的方法进行损伤识别。结果表明,当仅测得不完备的振型信息时,单元模态应变能法能很好应用于结构损伤识别,为实际工程的损伤检测提供了依据。     

基于模态应变能的结构损伤识别研究

文中应用有限元分析软件ANSYS10.0建立一个平面刚架结构模型。通过有限元模态分析获得未损伤结构与损伤结构的固有频率和振型。应用单元模态应变能法对模型进行损伤定位。结果证明这种方法对于平面刚架的损伤识别是有效的。     

梁结构基于曲率模态的损伤定量识别

基于曲率模态的损伤检测方法易于辨识损伤位置和定性反映损伤程度,但确定损伤程度的简单计算式很少。为解决此问题,文中通过引入均匀试验构造了单处损伤结构样本,回归分析其曲率模态变化值和损伤位置与程度之间的响应关系,得到了损伤程度识别的计算式。通过算例表明该方法对于损伤程度的识别具有较高精度。     

大型结构模态参数识别研究

针对大型结构实际模态识别中存在难以准确对系统定阶和产生虚假模态等问题,提出了采用奇异熵导数结合稳定图技术进行子结构系统定阶并去除虚假模态的方法.以某简支梁结构为例,采用MATLAB软件仿真模拟振动测试和信息采集,进行数据处理分析.结果表明:奇异熵导数对信号信噪比的变化反应非常敏感,能够根据其零值点位置准确确定降噪的合理阶次;频率稳定图技术能够有效去除虚假模态,对子结构进行系统定阶,并有助于子结构之间进行模态阶次匹配,以获得准确的整体结构模态参数.