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基于应变频响函数的结构损伤识别

作　者: 张桢
导　师: 姜增国
学　校: 武汉理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 结构损伤识别有限元分析测量误差频率范围测量信息不完备
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 307次
引　用: 2次
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内容摘要

随着桥梁结构服役年限的延长,同时交通荷载等级、运输量的不断提高,许多既有桥梁已渐渐不能适应现代化的交通要求,工程结构的损伤诊断也成为了土木工程专业上的研究热点。事实上,这是一项具有重要的理论和现实意义的研究课题。本文运用有限元数值方法模拟不同的损伤工况,对提出损伤识别参数以及多种传统的损伤识别指标进行了比较分析。其中,考虑了测量噪声、力的不同作用位置、频率范围的选择等多个方面的影响,取得了一定的成果。按论文的章节顺序,本文的具体研究成果如下: 第一章讨论了本课题在国内外的研究现状,以及此项研究的目的和意义,并在此基础上明确了本文所要完成的研究工作。第二章介绍了结构静载试验方法、桥梁振动激励方法以及动力参数的测定方法。值得注意的是,本章还指出了工程动力测试中的几个关键问题,而且对于测量信息不完备会带来的传递零点问题做了一定的推导。接着着重对目前使用的多种结构损伤识别方法作了一个归纳总结,并根据不同的标准进行了分类。第三章着重对基于振动频率、模态振型、模态应变能、柔度矩阵、残余力向量、振动频响函数的参数等损伤识别指标的理论方法进行了论述,并提出了三个基于结构应变频响函数的识别指标MAC_sfrf、COMAC_sfrf以及SFRF曲率比方法。而且对多自由度结构体系的频响函数求解、频响函数的表示方法进行了较详细的推导和论述。第四章是本文中的一个重要章节,通过对具体的算例结构进行静动力分析,对文中提出的基于结构应变频率响应函数的三个损伤识别参数(MAC_sfrf,COMAC_sfrf,SFRF曲率比)、连同应变能比、残余力向量、柔度矩阵以及多种曲率参数进行了对比计算。在相关的工况中着重考虑了力的作用位置、模态阶数的选择以及测量噪声干扰等多种因素对识别结果的影响。第五章对全文所作的工作进行了总结,并对下一阶段的研究工作提出了展望。

全文目录

第一章绪论  7-13
  1．1 课题研究的目的和意义  7-8
  1．2 国内外研究现状分析  8-11
  1．3 问题的提出及本文所完成的工作  11-13
第二章桥梁结构的测试及损伤识别方法  13-35
  2．1 结构静力荷载试验  13-14
  2．2 桥梁结构振动测试  14-21
    2．2．1 桥梁结构自振特性参数  15-16
    2．2．2 桥梁振动激励方法及动力参数的测定  16-21
  2．3 工程动力测试中的几个关键问题  21-24
    2．3．1 传感器(测点)的布置  21-23
    2．3．2 测试信息的不完备将带来的问题  23-24
  2．4 桥梁结构的各种损伤识别方法  24-33
    2．4．1 结构损伤识别的基本思想  25-26
    2．4．2 损伤类型的划分  26
    2．4．3 结构损伤识别方法分类  26-33
  2．5 本章小节  33-35
第三章关于损伤识别因子的研究  35-52
  3．1 基于振动频率的参数  35-36
  3．2 基于模态振型的参数  36-38
    3．2．1 模态置信因子 MAC  37
    3．2．2 模态坐标置信因子 COMAC  37-38
  3．3 基于模态应变能的参数  38-39
  3．4 基于柔度矩阵的参数  39-40
  3．5 基于残余力向量的参数  40-42
  3．6 基于振动频响函数的参数  42-48
    3．6．1 多自由度结构体系的频响函数求解  42-45
    3．6．2 传递函数的测试  45
    3．6．3 频响函数的表示方法  45-48
  3．7 基于应变频响函数的参数  48-51
    3．7．1 应变频率响应函数理论  48-50
    3．7．2 基于结构应变频响函数的识别指标  50-51
  3．8 本章小节  51-52
第四章损伤识别指标 MAC_(sfrf)等的算例分析  52-73
  4．1 算例模型  52-53
  4．2 计算结果及分析  53-72
    4．2．1 静力分析  53-54
    4．2．2 结构动力及损伤识别指标对比分析  54-72
  4．9 本章小节  72-73
第五章全文总结与展望  73-79
  5．1 全文总结  73-77
  5．2 深入研究和展望  77-79
参考文献  79-83
作者在攻读硕士期间发表的学术论文  83-84
致谢  84

基于应变频响函数的结构损伤识别

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