| 【中文题名】 | 含裂纹型损伤结构的动态特性分析及其损伤识别 |
| 【英文题名】 | Dynamic Behaviours and Damage Identification of Frame Structures with Cracks |
| 【学科专业】 | 结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-11-23 |
| 【中关键词】 | 动刚度有限元,裂纹,损伤杆系结构,损伤检测,遗传算法, |
| 【英关键词】 | dynamic stiffness matrix,crack,frame structure,damage detection,Genetic Algorithms, |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>建筑结构>结构理论、计算>结构力学>结构稳定理论 |
| 【论文摘要】 | 工程杆系结构大都带裂纹工作。裂纹的存在会改变整个结构的力学性能，影响结构的安全性和适用性。因此，分析含裂纹损伤杆结构的动态特性对于保障结构的安全、及利用动态特性进行损伤识别等方面有着重要的意义。目前，很多研究对含裂纹损伤杆系结构的动特性进行了分析。所采用的方法主要是解析法和传统的位移有限元方法。解析法能够得到问题的精确解答，然而只适合简单的梁结构。而引入裂纹单元的传统位移有限元方法虽然可用于杆系结构，但存在两方面的问题，一是模型本身存在近似，会给结构动特性分析带来一些不便和局限；二是裂纹单元当裂纹长度趋近于零时会出现奇异。
本文利用精确有限元法——动刚度有限元法研究含裂纹损伤结构的动特性。基于断裂力学的线弹簧模型，提出了一种含裂纹的梁单元，导出了相应的动刚度矩阵。结果表明，这种单元具有很好的精度，可以方便地应用于大型含裂纹损伤结构的动特性分析。进一步，研究了几种典型损伤结构的动特性，分析了损伤程度、位置、多个损伤对动特性的影响。
在此基础上，探讨了裂纹损伤的识别问题。首先，提出了裂纹识别的整体方法——分片检验法，用来确定裂纹的大致范围。然后，基于结点不平衡力和遗传算法，识别此范... |
| 【论文题纲】 |
|
第一章 绪论 |
6-10 |
|
1.1 概述 |
6 |
|
1.2 结构动力检测法在国内外的研究现状与文献综述 |
6-8 |
|
1.3 现有研究存在的不足 |
8-9 |
|
1.4 本课题研究的主要内容及方法 |
9-10 |
|
第二章 含裂纹型损伤结构的动特性 |
10-40 |
|
2.1 前言 |
10 |
|
2.2 无损伤单元的动刚度矩阵 |
10-12 |
|
2.2.1 不考虑轴向变形的动刚度矩阵 |
10-12 |
|
2.2.2 考虑轴向变形的动刚度矩阵 |
12 |
|
2.3 含裂纹单元的动刚度矩阵 |
12-18 |
|
2.3.1 局部坐标系下不考虑轴向变形的含裂纹单元的动刚度矩阵 |
12-16 |
|
2.3.2 局部坐标系下考虑轴向变形的动刚度矩阵 |
16-18 |
|
2.3.3 整体坐标系下含裂纹梁单元的动刚度矩阵及求解方法 |
18 |
|
2.4 含裂纹型损伤悬臂梁的动特性研究 |
18-26 |
|
2.4.1 计算结果与试验值相比较 |
18-21 |
|
2.4.2 含裂纹型损伤单元的悬臂梁动特性 |
21-26 |
|
2.5 含裂纹型损伤单元简支梁的动特性 |
26-30 |
|
2.6 含裂纹型损伤连续梁的动特性 |
30-35 |
|
2.7 含裂纹型损伤框架的动特性 |
35-38 |
|
2.8 单元个数对计算结果的影响 |
38-39 |
|
2.9 结论 |
39-40 |
|
第三章 裂纹型损伤的整体识别方法——分片检验法 |
40-68 |
|
3.1 概述 |
40 |
|
3.2 基本思想与实现 |
40 |
|
3.3 宏单元的刚度矩阵——内部自由度的凝聚 |
40-41 |
|
3.4 用分片检验进行悬臂梁损伤识别 |
41-46 |
|
3.5 用分片检验进行简支梁损伤识别 |
46-51 |
|
3.6 用分片检验进行连续梁损伤识别 |
51-57 |
|
3.7 用分片检验进行框架的损伤识别 |
57-65 |
|
3.8 比较频率精度对分片检验的影响 |
65-67 |
|
3.9 结论 |
67-68 |
|
第四章 裂纹型损伤识别的局部化方法——基于结点不平衡力和遗传算法的识别方法 |
68-82 |
|
4.1 概述 |
68 |
|
4.2 遗传算法简介 |
68-70 |
|
4.2.1 遗传算法的产生与发展 |
68 |
|
4.2.2 遗传算法的思想 |
68-69 |
|
4.2.3 遗传算法的优点 |
69-70 |
|
4.3 基于结点不平衡力和遗传算法损伤识别的参数选择 |
70-72 |
|
4.4 算例 |
72-81 |
|
4.4.1 悬臂梁识别结果分析 |
72-78 |
|
4.4.2 含裂纹型损伤框架的损伤识别 |
78-81 |
|
4.5 结论 |
81-82 |
|
第五章 结论与建议 |
82-83 |
|
参考文献 |
83-86 |
|
致谢 |
86 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.122869 |
