隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的飛速發(fā)展,各種復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)建筑工程日益增多,而這些工程結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境和受力情況十分復(fù)雜,長(zhǎng)此以往,損傷無(wú)法避免。由于長(zhǎng)期受風(fēng)力、水流等不可測(cè)力的影響,對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷檢測(cè)時(shí),所受的輸入力通常無(wú)法確定,只能通過(guò)傳感器測(cè)得結(jié)構(gòu)表面的輸出響應(yīng),因此大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)具有極大的難度。而損傷位置的精確定位是建筑工程維修的前提,對(duì)于保證工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本文詳細(xì)討論了利用傳遞率函數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法,并從理論推導(dǎo)、仿真模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證多個(gè)角度驗(yàn)證了該算法的可行性,主要研究工作如下:首先,基于多自由度運(yùn)動(dòng)微分方程,研究損傷結(jié)構(gòu)在外部激勵(lì)下的振動(dòng)加速度信號(hào)頻響特性變化,建立系統(tǒng)損傷傳遞率函數(shù)模型。在此基礎(chǔ)上,研究一種以損傷結(jié)構(gòu)傳遞率函數(shù)在一定頻域范圍內(nèi)的變化量作為損傷指標(biāo)的結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法,并結(jié)合對(duì)稱(chēng)三對(duì)角矩陣的遞歸算法規(guī)律,研究損傷指標(biāo)算法對(duì)于結(jié)構(gòu)局部損傷的靈敏性。該算法具有運(yùn)算過(guò)程簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度較高的優(yōu)點(diǎn),且不需要外部激勵(lì)的信息即可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)與定位。其次,針對(duì)普通傳遞率函數(shù)對(duì)于結(jié)構(gòu)中微小局部損傷靈敏性不足的問(wèn)題,研究基于小波傳遞率函數(shù)的損傷指標(biāo)計(jì)算方法,并結(jié)合小波分析的基本理論,分析小波傳遞率函數(shù)損傷檢測(cè)方法的靈敏性,從理論上驗(yàn)證該算法的可行性。然后,通過(guò)ANSYS構(gòu)建多層框架模型、門(mén)形框架模型和兩種損傷模式,分別驗(yàn)證本文所提損傷檢測(cè)算法在這兩種損傷模型中不同損傷模式下的準(zhǔn)確性;驗(yàn)證多層框架模型中不同程度的剛度損傷和質(zhì)量損傷對(duì)算法檢測(cè)結(jié)果的影響;通過(guò)Matlab對(duì)比普通傳遞率函數(shù)損傷指標(biāo)和小波傳遞率函數(shù)損傷指標(biāo)在不同損傷模型和不同損傷模式的可靠性。最后,構(gòu)建門(mén)形框架損傷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別對(duì)不同損傷模式下基于普通傳遞率函數(shù)和小波傳遞率函數(shù)的損傷檢測(cè)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所提的損傷檢測(cè)方法能夠高效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)局部損傷定位,這對(duì)于大型復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有實(shí)際價(jià)值。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TU391;TU317
【部分圖文】：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅猛發(fā)展，土木建筑領(lǐng)域也取得了巨大的成就，各種復(fù)雜大型鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷出現(xiàn)，其中，大跨度空間結(jié)構(gòu)由于其體積巨大，造型別致等一系列優(yōu)點(diǎn)而深受大家喜愛(ài)，并被應(yīng)用到各種文娛設(shè)施中來(lái)。隨著大跨度空間結(jié)構(gòu)理論的不斷發(fā)展及其設(shè)計(jì)理念日趨成熟，大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展迅猛，規(guī)模也越來(lái)越龐大，這些造型豐富優(yōu)美的空間結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于大型會(huì)展中心、橋梁、大型鐵路交通樞紐、體育館、博物館等，并成為國(guó)家和地區(qū)科技水平不斷發(fā)展的見(jiàn)證。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)鋼產(chǎn)量大幅提升，城市鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，極大的推動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展與應(yīng)用，許多地區(qū)都新建了許多造型新穎，體積巨大的鋼材料空間結(jié)構(gòu)，這些空間結(jié)構(gòu)有的已成為城市或地區(qū)的標(biāo)志性建筑，有數(shù)據(jù)顯示，到 2010 年底，每年建筑用鋼量達(dá) 3000 萬(wàn)噸以上；到 2014 年 9 月，我國(guó)已有橋梁 73.5 萬(wàn)座，其中鋼結(jié)構(gòu)橋梁數(shù)量眾多；我國(guó)油氣管道建設(shè)增長(zhǎng)非�？�。目前，我國(guó)長(zhǎng)輸油氣管道里程已近 11萬(wàn)公里；我國(guó)核電發(fā)展迅速，僅 2015 年我國(guó)就核準(zhǔn)開(kāi)建 8 臺(tái)核電機(jī)組，核電在建規(guī)模保持世界第一[1-2]。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑健康檢測(cè)行業(yè)潛在市場(chǎng)規(guī)模非常大，每年對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑健康檢測(cè)產(chǎn)品需求呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。

第 1 章 緒論且容易受施工過(guò)程和環(huán)境變化的影響，部分鋼結(jié)構(gòu)建筑還存在超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)、檢力等因素，甚至還存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，施工質(zhì)量差等問(wèn)題，而這些建筑的使用都在幾十年以上，長(zhǎng)期的環(huán)境因素影響、材料的老化、載荷的突變等因素不可鋼結(jié)構(gòu)之間連接螺栓發(fā)生松動(dòng)、鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生裂紋等一系列結(jié)構(gòu)損傷，最終發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全[3-6]。圖 2 為典型鋼結(jié)構(gòu)因坍塌造成嚴(yán)的情景。

測(cè)結(jié)構(gòu)注入熱量分為主動(dòng)式檢測(cè)和被動(dòng)式檢測(cè)這兩種，主動(dòng)式低頻超聲波，利用超聲的機(jī)械能在結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鞑�，在裂紋、斷素影響下超聲波機(jī)械能衰減，并產(chǎn)生熱量，再通過(guò)紅外成像技流動(dòng)率的情況，被動(dòng)式檢測(cè)利用檢測(cè)物體與周?chē)h(huán)境的溫度差環(huán)境進(jìn)行熱交換時(shí)的紅外輻射。對(duì)于健康的結(jié)構(gòu)，熱流通常較擴(kuò)散，溫度場(chǎng)也分布均勻，對(duì)于損傷結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)表面會(huì)出現(xiàn)局這種方法主要適用于檢測(cè)材料表面或者界面貼合處的損傷。17-18]利用鐵磁性材料被磁化以后結(jié)構(gòu)表面或者近表面的損傷有損傷的時(shí)候，結(jié)構(gòu)表面是連續(xù)均勻的，磁感線(xiàn)被約束在材在損傷時(shí)，損傷位置的磁感應(yīng)線(xiàn)流向會(huì)發(fā)生變化，部分磁通會(huì)表面并在其他位置再次進(jìn)入檢測(cè)結(jié)構(gòu)中，從而形成漏磁場(chǎng)，通即可檢測(cè)損傷。該方法對(duì)于鐵磁性材料具有具有較高的檢測(cè)速高，但該方法對(duì)技術(shù)操作要求較高，并且不能定量檢測(cè)結(jié)構(gòu)損初步檢測(cè)。
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本文編號(hào)：2854056