基于應(yīng)變模態(tài)識(shí)別FRP層合梁板剛度的方法.pdf

1、本課題來源于中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助“基于自適應(yīng)混合遺傳算法的復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)損傷反演研究”(項(xiàng)目號2014-Ia-036)。本學(xué)位論文基于應(yīng)變模態(tài)對復(fù)合材料層合梁板進(jìn)行剛度識(shí)別：正問題計(jì)算借助于ANSYS有限元計(jì)算軟件、反問題計(jì)算利用MATLAB軟件編寫的改進(jìn)遺傳算法，對FRP梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行單元?jiǎng)偠茸R(shí)別。利用單純型搜索結(jié)合自編自適應(yīng)遺傳算法的方式來加快收斂的速度和改善易陷入局部最優(yōu)解的缺點(diǎn)。具體的研究內(nèi)容如下：
　　1、對

2、有損懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)變模態(tài)理論公式推導(dǎo)，并且對懸臂樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)層合梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)變模態(tài)實(shí)驗(yàn)，懸臂梁某處粘貼質(zhì)量塊以模擬剛度變化(損傷程度用剛度變化來表征)；對有損和無損兩種工況進(jìn)行單元?jiǎng)偠茸R(shí)別研究，并檢驗(yàn)識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明應(yīng)變模態(tài)對單元損傷靈敏度高，能準(zhǔn)確反映損傷位置。利用改進(jìn)遺傳算法對單元?jiǎng)偠鹊淖R(shí)別結(jié)果與有限元模擬實(shí)驗(yàn)吻合度高。
　　2、對懸臂樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)變模態(tài)試驗(yàn)

3、，獲取其縱向方向的應(yīng)變模態(tài)，并以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行縱向剛度識(shí)別。對比研究改進(jìn)自適應(yīng)遺傳算法和普通自適應(yīng)遺傳算法的識(shí)別性能，并研究單元尺寸對識(shí)別結(jié)果的影響。研究表明以實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)為基礎(chǔ)進(jìn)行的識(shí)別，改進(jìn)遺傳算法識(shí)別的準(zhǔn)確度更高，需要迭代的次數(shù)也較普通遺傳算法少。減小識(shí)別單元的尺寸，能有效的提高識(shí)別的準(zhǔn)確度，但是在工程中需要花費(fèi)更多的工程量，才能獲取全局的剛度信息。
　　3、對懸臂樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，

4、計(jì)算應(yīng)變模態(tài)；在此基礎(chǔ)上對板的縱橫剛度進(jìn)行識(shí)別。選取其中某些單元進(jìn)行橫向和縱向的剛度折減，以縱向和45°方向的應(yīng)變模態(tài)為基礎(chǔ)進(jìn)行剛度識(shí)別研究。對識(shí)別結(jié)果進(jìn)行對比研究，并討論靈敏度對識(shí)別效果的影響。并通過對不同位置，不同程度的損傷識(shí)別，檢驗(yàn)識(shí)別方法的實(shí)用性和可行性。研究發(fā)現(xiàn)以45°一階應(yīng)變模態(tài)為基礎(chǔ)，識(shí)別的效果最佳，而且采用的應(yīng)變模態(tài)對單元?jiǎng)偠鹊母淖冊矫舾?，識(shí)別效果越好。以45°方向一階應(yīng)變模態(tài)為基礎(chǔ)對不同位置不同程度的損傷識(shí)別可以得到理