該研究針對空間拱結(jié)構(gòu)損傷識別精度問題,提出了一種空間拱結(jié)構(gòu)小損傷的動態(tài)識別方法。該方法在識別過程中考慮損傷區(qū)的質(zhì)量變化的因素來提高了結(jié)構(gòu)損傷識別的精度。在建立的空間拱結(jié)構(gòu)損傷模型中,應(yīng)用頻率和振型的質(zhì)量因子變化來表示損傷區(qū)質(zhì)量的變化。應(yīng)用Wittrick-Williams算法對損傷參數(shù)進(jìn)行計算,根據(jù)計算結(jié)果來判定結(jié)構(gòu)的損傷位置和程度。為了實現(xiàn)應(yīng)用最少的測量模態(tài)和結(jié)構(gòu)振動特性數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)損傷精確識別,建立了一個應(yīng)用遺傳算法的優(yōu)化計算程序?qū)p傷參數(shù)優(yōu)化計算。在該優(yōu)化程序中,應(yīng)用初始的隨機染色體群代表沿空間拱不同的損傷分布狀況。通過對單一損傷、多個損傷區(qū)域和不同邊界條件下空間拱進(jìn)行損傷識別案例對所述方法進(jìn)行驗證,并分析解決了對稱結(jié)構(gòu)損傷定位唯一性的問題。結(jié)果表明,所提出的識別方法對空間拱結(jié)構(gòu)的損傷具有較好的識別效果,所建立的損傷識別程序具有較高的識別精度。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(16)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

拱的微單元及其截面

對結(jié)構(gòu)的損傷精確建模應(yīng)考慮很多損傷參數(shù),但是結(jié)構(gòu)的任意兩個損傷其損傷區(qū)域的尺寸、長度、形狀和位置可能不同,增加了其計算難度。當(dāng)前大多數(shù)研究都假定損傷為集中于一點,并通過適當(dāng)剛度的旋轉(zhuǎn)彈簧來模擬。但是該模型一般不能模擬質(zhì)量的減少。為了實現(xiàn)對質(zhì)量減少的模擬,本文建立的損傷模型應(yīng)用較小的尺寸單元來模擬,損傷單元相對于健康單元具有較弱的剛度和較小的質(zhì)量,從而實現(xiàn)對損傷剛度降低和質(zhì)量減少的模擬(見圖2)。通常損傷可以應(yīng)用如圖2所示的以下3個參數(shù)來進(jìn)行模擬:

通過將空間拱在軸線方向上劃分成Np個單元,實現(xiàn)對空間鐵木辛柯拱的損傷參數(shù)識別逆問題求解。在每個標(biāo)準(zhǔn)的拱單元長度上定義了程序能夠識別的損傷最小擴展度,每個單元都可以應(yīng)用不同的橫截面強度來定義損傷,如圖3所示。每個損傷區(qū)域的位置應(yīng)用單元的第一個節(jié)點(左節(jié)點)位置對應(yīng),損傷大小由β參數(shù)來確定。損傷擴展程度由具有相同β參數(shù)的單元數(shù)量來確定。未發(fā)生損傷的拱單元是β參數(shù)的一個特殊情況,這時β=1。此外,假定拱的每個損傷部分的β參數(shù)都大于1,并且與對應(yīng)的損傷強度成正比。


本文編號：3455824