【摘要】：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測作為當(dāng)前大型土木工程結(jié)構(gòu)的安全保障系統(tǒng),在對結(jié)構(gòu)的正常服役狀態(tài)、突發(fā)事件預(yù)警、性能劣化評估、養(yǎng)護(hù)管理決策等方面發(fā)揮了重要作用。本文主要研究了基于沖擊的結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)變?nèi)岫茸R別方法,論文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：(1)利用環(huán)境振動數(shù)據(jù)識別結(jié)構(gòu)的非縮放位移柔度。木文比較了位移頻響函數(shù)的三種不同計算方法,其中分別由沖擊振動數(shù)據(jù)和脈沖響應(yīng)函數(shù)計算的位移頻響函數(shù)一致,都等于結(jié)構(gòu)的理論位移頻響函數(shù),但與環(huán)境振動數(shù)據(jù)計算的位移頻響函數(shù)在各階模態(tài)分量處存在固定的幅值比,該幅值比由環(huán)境激勵力的強(qiáng)度和環(huán)境頻響函數(shù)識別的模態(tài)參數(shù)兩部分組成,由環(huán)境頻響函數(shù)可以計算結(jié)構(gòu)的非縮放位移柔度,其與結(jié)構(gòu)的真實位移柔度存在相同的幅值比。非縮放位移柔度具有實際意義,有助于工程技術(shù)人員了解結(jié)構(gòu)的剛度分布和預(yù)測結(jié)構(gòu)在靜載下發(fā)生的相對變形。數(shù)值模擬和試驗結(jié)構(gòu)驗證了基于環(huán)境振動數(shù)據(jù)識別結(jié)構(gòu)的非縮放位移柔度方法的有效性。(2)結(jié)構(gòu)在質(zhì)量未知條件下的位移柔度識別。本文研究了位移柔度和位移頻響函數(shù)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)位移頻響函數(shù)在頻率為零處的值等于結(jié)構(gòu)的位移柔度系數(shù),分別從實模態(tài)和復(fù)模態(tài)頻響函數(shù)中推導(dǎo)位移柔度計算公式,其中由實模態(tài)推得的公式需要知道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量歸一化的位移振型,而由復(fù)模態(tài)推得的公式需要知道結(jié)構(gòu)的模態(tài)縮放系數(shù),采用模態(tài)參數(shù)識別算法一CMIF法識別結(jié)構(gòu)的基本模態(tài)參數(shù)(固有頻率、阻尼比和位移振型)、系統(tǒng)極點(diǎn)和模態(tài)縮放系數(shù),將這些參數(shù)代入復(fù)模態(tài)柔度計算公式可以識別結(jié)構(gòu)的位移柔度,實現(xiàn)在質(zhì)量未知條件下識別結(jié)構(gòu)的位移柔度,該方法具有較大的工程應(yīng)用價值。采用實驗室簡支鋼梁結(jié)構(gòu)對CMIF法識別位移柔度進(jìn)行驗證,獲得了良好的位移柔度識別結(jié)果。(3)長標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)理論。本文推導(dǎo)了長標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)的一系列理論公式,發(fā)現(xiàn)長標(biāo)距應(yīng)變頻響函數(shù)和位移頻響函數(shù)在表達(dá)式上具有相似性,但不具有位移頻響函數(shù)的對稱性,從長標(biāo)距應(yīng)變頻響函數(shù)矩陣中除了可以識別結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比和系統(tǒng)極點(diǎn)外,還能用任意一列元素識別結(jié)構(gòu)的應(yīng)變振型,用任意一行元素識別結(jié)構(gòu)的位移振型。根據(jù)長標(biāo)距應(yīng)變的特性,也可以用共軛梁法從應(yīng)變振型中直接計算位移振型,在實際操作中可以減少試驗工作量,提高試驗效率。(4)結(jié)構(gòu)在質(zhì)量未知條件下的位移柔度和應(yīng)變?nèi)岫热诤献R別。本文對識別位移柔度的CMIF法進(jìn)行改進(jìn),實現(xiàn)了在不需要知道結(jié)構(gòu)質(zhì)量條件下識別應(yīng)變?nèi)岫?通過比較位移柔度和應(yīng)變?nèi)岫鹊挠嬎愎?發(fā)現(xiàn)識別的應(yīng)變模態(tài)參數(shù)也可以用于識別位移柔度,由此提出了通過一次性的應(yīng)變模態(tài)分析實現(xiàn)結(jié)構(gòu)位移柔度和應(yīng)變?nèi)岫鹊娜诤献R別方法,該方法在實際應(yīng)用時能夠加快試驗進(jìn)度,提高工作效率。采用復(fù)雜橋梁有限元模型和試驗結(jié)構(gòu)對融合識別方法進(jìn)行驗證,并分析了方法的模態(tài)階段誤差、魯棒性和抗噪性以及傳感器的稀疏布置方案,獲得了良好的驗證結(jié)果。(5)基于應(yīng)變參數(shù)的損傷識別。本文研究了用識別的應(yīng)變振型和應(yīng)變?nèi)岫染仃囎R別結(jié)構(gòu)損傷,其中在簡支鋼梁試驗結(jié)構(gòu)的損傷識別研究中,分別采用位移振型和應(yīng)變振型計算了振型差、振型曲率差和振型曲率平方差這三個損傷指標(biāo),發(fā)現(xiàn)基于位移的損傷指標(biāo)不敏感,而基于應(yīng)變的損傷指標(biāo)很敏感,體現(xiàn)了應(yīng)變在識別結(jié)構(gòu)損傷方面的優(yōu)越性。在復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的損傷識別研究中,除了以上三個指標(biāo)外,還研究了應(yīng)變?nèi)岫炔�、�?yīng)變ULS曲率差這兩個指標(biāo),總共五個指標(biāo)均成功的識別出了模擬的損傷。由于本文進(jìn)行的基于應(yīng)變參數(shù)的損傷識別不需要知道結(jié)構(gòu)質(zhì)量,因而具有工程實用價值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU317

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 安其昌;張景旭;張麗敏;;小型反射鏡柔性鏡座柔度分析[J];激光與紅外;2013年07期

2 劉中生,胡海昌,王大鈞;連續(xù)系統(tǒng)動柔度的混合展開[J];振動工程學(xué)報;1996年03期

3 王寧元;中等和小柔度h件的}孟騞撉凳侍鈁J];土木工程學(xué)報;1959年06期

4 陳伯真,胡毓仁,譚敏杰;海洋平臺對稱K型管節(jié)點(diǎn)的局部柔度及其參數(shù)公式[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;1991年04期

5 顏王吉;任偉新;;基于代數(shù)算法的模態(tài)柔度靈敏度分析[J];鐵道科學(xué)與工程學(xué)報;2009年05期

6 李胡生;宋子收;周奎;劉瀟軼;;基于模態(tài)柔度差曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識別[J];江南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年01期

7 李永梅;周錫元;高向宇;耿麟;趙胥英;;柔度曲率法對梁結(jié)構(gòu)的損傷診斷[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2008年11期

8 劉亞鵬;侯敏;;基于柔度曲率差及靜力位移的結(jié)構(gòu)損傷分步識別法[J];內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì);2008年15期

9 謝孟,李少甫;T型、正交X型管節(jié)點(diǎn)局部柔度的參數(shù)公式[J];工程力學(xué);1992年03期

10 唐小兵,沈成武,陳定方;結(jié)構(gòu)損傷識別的柔度曲率法[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2001年08期

相關(guān)會議論文 前8條

1 云永旺;陳力奮;唐國安;;軸向振動控制的動柔度方法[A];第十二屆全國非線性振動暨第九屆全國非線性動力學(xué)和運(yùn)動穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 金蕾;蔡力勛;;基于雙臂梁試樣的柔度方法[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

3 陳力奮;云永旺;張美艷;唐國安;;基于動柔度修改的空間柔性結(jié)構(gòu)振動控制[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

4 陳立;馬駿;趙德有;;板結(jié)構(gòu)損傷識別的柔度曲率法[A];2007年船舶力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨《船舶力學(xué)》創(chuàng)刊十周年紀(jì)念學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

5 周鵬;王欣;趙福令;;基于損傷能量法的裂紋梁有限元分析[A];第17屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2008年

6 蔡力勛;包陳;;CT試樣在J_(IC)測試中的柔度方法研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

7 鄭重德;;分子柔度和簡正座標(biāo)計算軟件MFNC[A];全國第八屆分子光譜學(xué)術(shù)報告會文集[C];1994年

8 蔡力勛;陳洪軍;包陳;;關(guān)于斷裂力學(xué)柔度測試方法的新思考[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王佳;基于可控柔度磨盤的中高頻誤差抑制研究[D];中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 郭雙林;基于沖擊振動的位移柔度和應(yīng)變?nèi)岫茸R別方法[D];東南大學(xué);2015年

2 李琦;周期激勵下結(jié)構(gòu)動柔度魯棒性優(yōu)化研究[D];大連理工大學(xué);2009年

3 謝利民;基于模態(tài)柔度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損傷識別理論與試驗研究[D];湖南大學(xué);2014年

4 李偉東;哈密頓體系中分層復(fù)雜地基動力柔度精細(xì)算法的研究[D];大連理工大學(xué);2011年

，

本文編號：2469783