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可园邀山阁动力特性分析

作　者: 肖广健
导　师: 邓晖
学　校: 华南理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 损伤识别有限元模态试验古建筑
分类号: TU312.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 39次
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内容摘要

中国古建筑是中华文明的重要组成部分，具有很高的文物价值和旅游价值。因时间久远，古建筑受到了人为和自然因素不同程度的损坏。为能使中华历史文化瑰宝能薪火相传，需要先对古建筑进行科学的评估，进而对其进行科学的修缮。随着科学技术和社会经济的发展，古建筑的科学研究目前已逐渐得到人们广泛的关注和重视。无损检测技术符合古建筑检测需求，作为无损检测技术之一的环境振动试验能在不损坏文化遗产的前提下，能较好地对古建筑进行检测，以评价其安全性能和抗震性能。本文研究目的在于通过研究东莞可园邀山阁的动力特性，为其修缮和合理开发利用提供有益参考，主要完成了以下几个方面的工作：1、论述了几种模态参数识别方法，重点讨论了峰值拾取法。2、使用大型有限元软件ANSYS对结构进行数值模拟仿真，包括确定材料参数、建立几何模型、划分有限元网格、模态分析等。为了观察方便和节约计算时间，简化有限元模型，得到简化模型Ⅰ和简化模型Ⅱ,并提取模型的固有频率和振型参数。3、详细介绍了邀山阁现场环境动力试验，利用现场测试数据识别出结构的模态参数。4、应用测试数据和从模型中提取的模态参数，基于频率变化比的方法，对简化模型Ⅰ进行模型修正，修正后的模型计算结果与实测结果吻合良好。基于频率的整体损伤识别方法，对简化模型Ⅱ进行模型修正并识别结构整体损伤。邀山阁有限元模型的建立过程可为同类结构建模提供参考，同时可作为该结构长期健康监测和使用状态评估的基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 古建筑概述  9-11
  1.2 古建筑动力检测的目的和意义  11-12
  1.3 模型修正与损伤识别理论简介  12-14
  1.4 国内外研究现状和发展趋势  14-15
  1.5 本文研究的主要内容  15-16
第二章模态分析理论  16-23
  2.0 概述  16
  2.1 时域方法  16-18
    2.1.1 随机减量法  16
    2.1.2 ITD法  16
    2.1.3 最小二乘复指数法  16-17
    2.1.4 时间序列法  17
    2.1.5 NExT法  17
    2.1.6 特征系统实现算法  17-18
    2.1.7 随机子空间法  18
  2.2 频域方法  18-19
    2.2.1 峰值拾取法  18-19
    2.2.2 频域分解法  19
  2.3 联合时频域法  19-20
  2.4 频域模态参数识别  20-22
    2.4.1 快速傅里叶变换  20
    2.4.2 传递函数和频响函数  20-21
    2.4.3 功率谱密度函数  21
    2.4.4 相干函数  21
    2.4.5 加窗与泄漏  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章有限元模型建立  23-37
  3.1 可园邀山阁简介  23-27
  3.2 有限元模型的建立与简化  27-36
    3.2.1 砌体力学性能及等效体积单元的介绍  27
    3.2.2 材料参数的确定  27-28
    3.2.3 地基基础的确定  28
    3.2.4 有限元模型建立  28-29
      3.2.4.1 分析软件选取  28-29
      3.2.4.2 单元选取  29
    3.2.5 有限元模型简化  29-31
    3.2.6 有限元模型分析及结果  31-36
      3.2.6.1 动力学有限元分析原理  31-32
      3.2.6.2 模型分析及结果  32-36
  3.3 本章小结  36-37
第四章模态试验与参数识别  37-48
  4.1 引言  37
  4.2 环境振动试验  37-40
    4.2.1 测试系统  37-38
    4.2.2 传感器介绍  38-39
    4.2.3 传感器布设  39-40
    4.2.4 现场试验  40
  4.3 模态参数识别  40-47
    4.3.1 测试结果  40-42
    4.3.2 模态参数识别  42-43
    4.3.3 模态参数识别结果及结果分析  43-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章可园邀山阁模型修正与损伤识别  48-66
  5.1 概述  48
  5.2 可园邀山阁有限元模型修正  48-62
    5.2.1 单自由度结构的损伤定位理论  49
    5.2.2 多自由度结构的损伤定位理论  49-51
    5.2.3 频率指纹库的建立  51-55
    5.2.4 定位指纹与修正程度相关性分析  55-57
    5.2.5 可园邀山阁建模错误定位  57-58
    5.2.6 可园邀山阁修正程度的评估  58-62
  5.3 基于频率的整体损伤诊断  62-64
    5.3.1 整体损伤诊断概述  62
    5.3.2 可园邀山阁整体损伤诊断  62-64
      5.3.2.1 模型修正  62-64
      5.3.2.2 结构损伤识别  64
  5.4 邀山阁修缮建议  64-65
  5.5 本章小结  65-66
结语  66-67
参考文献  67-70
攻读硕士学位期间取得的研究成果  70-71
致谢  71-72
附件  72

可园邀山阁动力特性分析

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