梁式結(jié)構(gòu)動力損傷識別方法研究.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)的使用期長達幾十年、甚至上百年，環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等災(zāi)害因素的耦合作用將不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減，從而抵抗自然災(zāi)害、甚至正常環(huán)境作用的能力下降，極端情況下引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā)事故，因此研究結(jié)構(gòu)的早期損傷識別問題對結(jié)構(gòu)的安全性具有重要的實際意義。結(jié)構(gòu)損傷識別問題就是要根據(jù)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的性態(tài)去判別結(jié)構(gòu)損傷的出現(xiàn)、位置和程度，結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生損傷要確定其損傷的位置和程度就涉及到結(jié)構(gòu)損傷識別

2、定位技術(shù)和定量技術(shù)的研究。大多數(shù)工程結(jié)構(gòu)都是由梁式結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的，或者說它們在簡化計算時可以看作是簡單的梁式結(jié)構(gòu)，因此本文將以梁式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)來研究結(jié)構(gòu)的損傷識別，并在以下幾個方面開展了研究工作： 1.考慮邊界條件損傷梁的模態(tài)分析 詳細介紹了梁式結(jié)構(gòu)自振頻率理論解析解的計算方法，推導(dǎo)了簡支梁的振型函數(shù)和振動頻率公式，并給出了各種不同邊界條件下等截面梁自振頻率超越方程。并進一步推導(dǎo)了非均勻截面梁(截面呈階梯變化的梁)的自振頻

3、率的解析計算公式，為今后計算類似結(jié)構(gòu)的振動特征打下基礎(chǔ)。接著研究了不同邊界條件下等截面梁自振頻率的近似計算方法.集中質(zhì)量法，它是一種非常有效的計算梁式結(jié)構(gòu)自振頻率的近似方法，并且在諸多工程實際和設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。 2.基于頻率變化的結(jié)構(gòu)損傷識別 詳細介紹了以頻率為損傷識別參量的兩種損傷識別方法，即基于頻率的整體損傷估計法和基于頻率變化平方比法。然后通過對一個鋼懸臂梁進行損傷識別數(shù)值仿真計算，利用這兩種方法識別不同損

4、傷工況下鋼懸臂梁的損傷。數(shù)值計算結(jié)果表明，全局振動頻率對損傷不夠敏感，并且它不能識別損傷的位置，僅能判斷鋼懸臂梁是否發(fā)生了損傷，可以定性地確定損傷的程度。而頻率變化比方法能進行損傷定位識別，卻不能對損傷程度進行識別。這兩種方法結(jié)合使用就可以同時識別結(jié)構(gòu)的損傷程度和損傷位置。它們的優(yōu)點就是頻率是最容易得到的損傷判別參數(shù)，而且測量方法簡單以及測量精度高。 3.基于應(yīng)變類參數(shù)結(jié)構(gòu)損傷識別 通過對簡支梁結(jié)構(gòu)單一位置損傷和多位置損