基于單元模態(tài)應(yīng)變能和區(qū)間估計(jì)的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究.pdf

1、進(jìn)入新世紀(jì)以來，由于結(jié)構(gòu)的破壞或者損傷而給人們帶來生命財(cái)產(chǎn)損失的案例越來越多。從人們生命財(cái)產(chǎn)安全的角度出發(fā)，對(duì)服役結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別、檢測和加固的工作有著深刻的現(xiàn)實(shí)意義。而進(jìn)行加固的前提是要做好相關(guān)的損傷識(shí)別和檢測工作，本文主要研究的是結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別方法。本文中的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法主要是根據(jù)服役結(jié)構(gòu)的相關(guān)結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)及根據(jù)假設(shè)條件計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷存在與否，損傷位置和損傷量做相關(guān)研究工作。
　　本文從有限單元的基本思路出發(fā)，

2、對(duì)梁單元和二維拉壓桿單元的有限元基礎(chǔ)理論進(jìn)行了相關(guān)推導(dǎo)，并結(jié)合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和材料力學(xué)中的材料的應(yīng)變能等知識(shí)，推導(dǎo)出梁單元和二維拉壓桿單元的單元模態(tài)應(yīng)變能的表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上對(duì)參數(shù)化后的單元模態(tài)應(yīng)變能進(jìn)行求導(dǎo)，再引入結(jié)構(gòu)剛度損傷指標(biāo)，對(duì)該指標(biāo)利用泰勒公式進(jìn)行展開，求出了結(jié)構(gòu)剛度損傷指標(biāo)的概率密度函數(shù)。再求出各單元的剛度損傷指標(biāo)的后驗(yàn)概率密度函數(shù)，并采用最大似然估計(jì)的方法建立最大似然方程，進(jìn)而建立有關(guān)單元?jiǎng)偠葥p傷指標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)，通過對(duì)該目

3、標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化處理，即可得到各單元的剛度損傷指標(biāo)均值，該均值即為基于單元模態(tài)應(yīng)變能和區(qū)間估計(jì)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法中的損傷定量指標(biāo)，進(jìn)一步對(duì)這個(gè)單元的剛度損傷指標(biāo)的后驗(yàn)概率密度函數(shù)積分即可得到各單元的損傷概率，該概率是基于單元模態(tài)應(yīng)變能和區(qū)間估計(jì)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法中的損傷定位指標(biāo)。并將上述理論應(yīng)用到了簡支梁和懸臂梁的損傷識(shí)別中，結(jié)果表明基于單元模態(tài)應(yīng)變能和區(qū)間估計(jì)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法在結(jié)構(gòu)的低階模型（結(jié)構(gòu)的前五階模態(tài)振型）和低噪聲情況下（噪聲

4、水平在0.05以內(nèi)）對(duì)梁結(jié)構(gòu)的損傷定位和損傷定量效果較為理想。并找出了該方法的適用條件，即低階模型（結(jié)構(gòu)的前五階模態(tài)振型）和低噪聲情況下（噪聲水平在0.05以內(nèi)）。
　　并采用了模態(tài)應(yīng)變能變化率指標(biāo)、模態(tài)應(yīng)變能耗散率指標(biāo)、模態(tài)應(yīng)變能基指標(biāo)和模態(tài)應(yīng)變能等效指標(biāo)對(duì)進(jìn)行了子結(jié)構(gòu)劃分的平面桁架進(jìn)行了損傷識(shí)別，數(shù)值仿真結(jié)果表明，模態(tài)應(yīng)變能變化率指標(biāo)、模態(tài)應(yīng)變能耗散率指標(biāo)、模態(tài)應(yīng)變能基指標(biāo)和模態(tài)應(yīng)變能等效指標(biāo)在無噪聲對(duì)劃分子結(jié)構(gòu)后的桁架損傷定