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基于振动特性的结构损伤识别理论与方法研究

作者：朱子 Publish: 2007-6-27 Hits:-

【中文题名】

基于振动特性的结构损伤识别理论与方法研究

【英文题名】

Study on the Theory and Method of Vibration Based Structure Damage Identification

【学科专业】

土木工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-6-27

【中关键词】

结构系统,损伤识别,振动特性,最小秩方法,,

【英关键词】

Structure System,Damage Identification,Vibration Characteristics,Minimum Rank Method,

【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>结构动力学

【论文摘要】

随着社会的发展、科技的进步,现代工程结构向着大型化、复杂化的方向发展。大型复杂结构一旦发生事故,所带来的损失和影响都是惊人的,因此对结构的健康状况进行适时的评估变得尤为重要,而损伤识别则是结构健康检测中的一项关键技术。在土木、机械以及航空工程等领域,利用结构动力特性的改变对损伤进行识别,已经成为一个受到广泛关注的研究方向。本文对多种基于结构动力特性的损伤识别方法进行了分析和评述。这些方法可分为两类,一类是无反演的动力指纹法,另一类是基于模型修正的反演方法。动力指纹类方法利用与结构动力特性有关的“指纹”变化,对结构有无损伤及损伤的位置作出判断;反演类方法则借助模型修正技术,识别损伤的位置,并对损伤程度进行评估。针对实际工程中结构自振频率测试方便和精度较高的特点,本文在Stubbs等人研究工作的基础上,发展了一种基于频率改变的桁架结构损伤识别的递进算法。该方法利用结构损伤前后自振频率的改变,对损伤单元刚度矩阵的损伤系数进行反演,并在损伤程度较大时采取了递进计算的方式。以上述方法为基础,本文发展了一种刚架结构损伤定位和标定的两步法:首先通过反演初步确定结构损伤的位置;然后将损...

【论文题纲】

摘要	2-3
ABSTRACT	3-9
第1章绪论	9-20
1.1 引言	9-11
1.1.1 选题背景	9-11
1.1.2 损伤及损伤识别	11
1.2 结构损伤识别的方法	11-14
1.2.1 无损检测方法	11-12
1.2.2 基于结构静力测试的损伤识别方法	12-13
1.2.3 基于结构动力特性的损伤识别方法	13-14
1.3 基于结构动力特性的损伤识别方法研究进展	14-18
1.3.1 研究现状	14-17
1.3.2 发展展望	17-18
1.4 本文的主要工作	18-20
第2章基于动力特性的结构损伤识别方法述评	20-33
2.1 基本运动方程	20
2.2 动力指纹类方法	20-28
2.2.1 频率	21-22
2.2.2 振型	22-23
2.2.3 阻尼	23
2.2.4 柔度矩阵	23-24
2.2.5 刚度矩阵	24-25
2.2.6 应变模态	25
2.2.7 曲率模态	25-26
2.2.8 应变能	26-27
2.2.9 单元能量商差	27
2.2.10 频率响应函数（FRF）	27-28
2.3 反演类方法	28-32
2.3.1 最优矩阵修正法	28-29
2.3.2 灵敏度分析法	29-30
2.3.3 特征结构分配法	30-31
2.3.4 神经网络法	31-32
2.4 总结	32-33
第3章一种基于频率改变的桁架结构损伤识别方法	33-45
3.1 理论分析	33-37
3.1.1 基本原理	33-34
3.1.2 非负最小二乘算法	34-36
3.1.3 振型相关性	36
3.1.4 递进算法	36-37
3.2 算例	37-43
3.2.1 十杆桁架	37-42
3.2.2 七十二杆空间桁架	42-43
3.3 本章结论	43-45
第4章一种基于频率改变的刚架结构损伤识别方法	45-54
4.1 理论分析	45-48
4.2 算例	48-53
4.2.1 平面刚架结构	48-51
4.2.2 两层平台结构	51-53
4.3 本章结论	53-54
第5章基于最小秩方法的结构损伤识别研究	54-68
5.1 最小秩方法	54-56
5.1.1 模态力余量方程	54-55
5.1.2 最小秩解	55
5.1.3 最小范数最小二乘解	55-56
5.2 关于最小秩方法的进一步探讨	56-58
5.2.1 最小秩法存在的问题	56
5.2.2 对称性问题	56-57
5.2.3 稀疏性问题	57
5.2.4 测试模态选取问题	57-58
5.3 算例	58-66
5.3.1 七十二杆桁架结构	58-63
5.3.2 两层框架结构	63-66
5.4 本章结论	66-68
第6章海洋平台结构损伤识别数值模拟	68-77
6.1 有限元建模	68-71
6.2 频率改变法损伤识别	71-72
6.3 最小秩法损伤识别	72-75
6.4 本章结论	75-77
第7章总结与展望	77-79
7.1 本文工作总结	77
7.2 今后工作展望	77-79
参考文献	79-85
致谢	85-86
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果	86

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.123419



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