基于曲率模態振型的損傷識別方法研究

基于曲率模態振型的損傷識別方法研究
　研究了適用于橋梁和連續梁結構的基于曲率模態振型的損傷識別方法。以一2D 框架結構有限元模型為數值算例,比較了使用不同振型、不同損傷程度以及采用不同測點數對損傷識別效果的影響?？紤]了實際工程中損傷位置的多樣性及測量噪聲引起的隨機誤差,為該方法的工程應用提供了相關依據。數值實驗分析表明,該方法能較好地進行損
傷定位,并能對損傷程度給出定性的描述。
結構在服役期間由于受到沖擊、地震、風荷載、腐蝕等的作用,材料的內部結構會發生變化,由此產生了各種各樣的損傷。對于大型結構而言,損傷無時無刻不威脅著人民的生命財產安全。因此,及時發現損傷并對其進行修復顯得尤為重要。早期利用超聲波、X 光、電磁波等手段進行的損傷檢測方法,由于需要預先知道損傷的大概位置,且要求損傷部位容易接近,因此在實際工程應用中受到了限制。近年來,學術界提出了很多基于振動理論的損傷檢測方法[1 ] ,該類方法利用實測的振動模態數據(頻率、振型等) 經過一定的變換
得到不同的損傷指標,然后用損傷指標進行損傷的判斷。實際工程中模態數據很容易通過振動測試獲得,因此這些方法受到了廣泛的關注。在眾多損傷指標中,大多數都需知道未損結構的模態信息,如頻率變化比[2 ] 、柔度法[3 ]等;有的甚至需要知道未損結構的剛度矩陣,如模態應變能[4 ] 。而振型曲率只需利用結構在當前狀態下的模態信息,這為實際工程應用提供了便利。但由于損傷本身的復雜性和不確定性,不同部位、不同程度的損傷、利用不同的振型數據均會對損傷識別效果產生影響。為了深入研究基于振型曲率進行損
傷識別的方法,拓展其工程應用,利用Ansys 軟件對一2D 框架結構進行了數值模擬,得到其各階模態振型數據,以模態曲率為損傷指標對各種損傷工況進行了識別,研究了模態信息、損傷程度、測點數、多損傷、測量噪聲這幾個因素對識別精度的影響,為今后實際工程的應用奠定了基礎。