鋼棒裂紋損傷模態(tài)識別中的傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、鋼棒是大型結(jié)構(gòu)的基本組成單元，在實際工程中應(yīng)用非常廣泛，鋼棒在服役過程中極易出現(xiàn)裂紋損傷，由于初始的裂紋不易被發(fā)覺，而裂紋的擴展，會造成整個結(jié)構(gòu)地破壞，甚至發(fā)生重大的事故，因此，快速預(yù)測早期裂紋發(fā)生的位置是損傷識別領(lǐng)域的一個重要研究方向。傳統(tǒng)的無損檢測方法對于大長徑比的鋼棒具有測試時間長，操作復(fù)雜的缺點，由此基于模態(tài)的動力學(xué)方法得到了廣泛應(yīng)用，而此種方法的檢測結(jié)果主要取決于布置在結(jié)構(gòu)上的傳感器，因此，選取最佳傳感器數(shù)目布置最優(yōu)位置就具有

2、重要的研究意義和實用價值。本文在理論模態(tài)分析的基礎(chǔ)上、應(yīng)用不同的傳感器優(yōu)化布置方法對不同長徑比的鋼棒進行了傳感器的優(yōu)化布置研究，提出了應(yīng)用于鋼棒的最優(yōu)布置方法，并由此得出了最佳傳感器的數(shù)量和布置位置;通過實驗?zāi)B(tài)分析，驗證了傳感器優(yōu)化布置方案在裂紋損傷識別中的高效性和實用性，此研究可為動態(tài)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的無損監(jiān)測提供理論依據(jù)和實際應(yīng)用基礎(chǔ)。論文的主要工作如下:
　　(1)概述了傳感器優(yōu)化布置的研究現(xiàn)狀，介紹了國內(nèi)外基于不同優(yōu)化方法的傳

3、感器優(yōu)化布置和優(yōu)化比較準(zhǔn)則研究狀況，闡述了模態(tài)分析的振動系統(tǒng)理論模型和傳感器優(yōu)化布置原理。
　　(2)基于Ansys有限元分析，對不同長徑比鋼棒建模、并對其進行模態(tài)分析;基于MATLAB軟件對不同優(yōu)化方法進行編程計算，基于模態(tài)置信度MAC值最小準(zhǔn)則和均方差MSE最小準(zhǔn)則，提出了適用于鋼棒的最佳傳感器優(yōu)化布置方法，確定了鋼棒的最佳傳感器數(shù)量和位置。
　　(3)搭建振動實驗臺，基于傳感器的優(yōu)化布置理論分析對鋼棒進行了振動模態(tài)實驗