基于頻響函數(shù)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)損傷診斷方法研究.pdf

1、大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文基于頻響函數(shù)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)損傷診斷方法研究姓名：楊彥芳申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師：宋玉普20080401基于頻響函數(shù)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)損傷診斷方法研究的損傷距離，用網(wǎng)架的整體損傷距離對網(wǎng)架損傷程度進(jìn)行評估。該方法還解決了本文所提出的網(wǎng)架損傷定位方法對多桿損傷不敏感的問題，彌補(bǔ)了損傷定位方法的不足。利用無損網(wǎng)架兩次實(shí)測的頻響函數(shù)數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到網(wǎng)架的最小損傷距離。最小損傷距離是網(wǎng)架出現(xiàn)損傷的最小界限距離，可用于快

2、速的判斷網(wǎng)架是否出現(xiàn)了損傷，在網(wǎng)架的在線健康監(jiān)測中，用于快速的發(fā)現(xiàn)損傷，發(fā)出預(yù)警。另外，最小損傷距離還被作為對網(wǎng)架損傷程度進(jìn)行評估的基本量值單位。(4)從實(shí)際網(wǎng)架動(dòng)測中得到的信號都受到噪聲的污染，在役網(wǎng)架由于有著復(fù)雜的邊界條件，質(zhì)量、阻尼較大，激勵(lì)響應(yīng)不夠充分等，降低了動(dòng)測信號質(zhì)量，為此本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，研究了基于主元分析的網(wǎng)架實(shí)測頻響函數(shù)的降噪、消噪方法。通過對網(wǎng)架實(shí)測頻響函數(shù)所構(gòu)成的原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行主元分析，利用能包含原始

3、數(shù)據(jù)主要信息的前幾階主元，重構(gòu)原始數(shù)據(jù)矩陣，實(shí)現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的降噪、消噪，為網(wǎng)架的損傷識(shí)別提供了可靠的數(shù)據(jù)保證。(，5)為了驗(yàn)證所提出的損傷識(shí)別方法，在實(shí)驗(yàn)室完成了足尺模型網(wǎng)架在20種不同損傷工況下的動(dòng)測試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果分析，證明了所提出的損傷識(shí)別方法是可行性、可靠的。同時(shí)，對采用力錘激勵(lì)單輸入單輸出(SlSO)的動(dòng)測方法及動(dòng)測中測點(diǎn)布置、激勵(lì)信號的控制、響應(yīng)信號的采集、處理、信號的質(zhì)量評價(jià)等進(jìn)行了較全面的研究、探索，并總結(jié)出了一套用沖

4、擊力錘人工激勵(lì)方式進(jìn)行網(wǎng)架動(dòng)測的基本方法、步驟。本文提出的網(wǎng)架損傷診斷方法可直接利用實(shí)測頻響函數(shù)進(jìn)行損傷識(shí)別，不需要模態(tài)參數(shù)，不要求有完整的模態(tài)測試數(shù)據(jù)，因而避開了實(shí)際動(dòng)測時(shí)一些模態(tài)參數(shù)的測不準(zhǔn)及實(shí)測模態(tài)不完整問題。損傷識(shí)別過程是通過分析實(shí)測頻響函數(shù)的數(shù)據(jù)特征、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來完成，不需建立網(wǎng)架的力學(xué)模型，因而對網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式、約束方式及邊界條件均沒有特殊的要求，采用力錘人工激勵(lì)及SISO的動(dòng)測方法，激勵(lì)設(shè)備簡單，操作方便。因而本文提出的損傷