本文使用結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)協(xié)方差參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識別,首先推導(dǎo)和建立位移響應(yīng)協(xié)方差參數(shù)的解析公式,它是結(jié)構(gòu)頻率、振型和阻尼等模態(tài)參數(shù)的函數(shù),結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的改變會導(dǎo)致該協(xié)方差參數(shù)的改變;對一個(gè)七層框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬分析來演示該方法的有效性,通過比較結(jié)構(gòu)不同狀態(tài)下各單元位移響應(yīng)協(xié)方差參數(shù)CoD的分布曲線,研究各單元CoD與損傷程度的關(guān)系曲線,發(fā)現(xiàn)損傷位置處的CoD改變最大,其次是對稱和附近單元,通過單損傷和多損傷工況研究分析,表明基于結(jié)構(gòu)損傷前后CoD的改變,能成功判定損傷發(fā)生和識別出損傷位置,最后把該方法應(yīng)用于一個(gè)實(shí)驗(yàn)室簡支鋼梁的損傷識別,通過對錘擊振動下的加速度響應(yīng)進(jìn)行二次積分得到位移響應(yīng),并比較鋼梁損傷前后的CoD,得到損傷概率向量,成功識別出損傷位置。該方法具有較好的噪聲魯棒性,無需結(jié)構(gòu)分析模型,計(jì)算簡便,具有較好的工程應(yīng)用性。 

【文章來源】：計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

七層框架結(jié)構(gòu)及尺寸

假定第12單元?jiǎng)偠纫?%的梯度從100%逐漸減少到50%,總計(jì)有11個(gè)損傷狀態(tài),即剛度減少0%,5%,10%,…,50%。計(jì)算結(jié)構(gòu)每個(gè)狀態(tài)各節(jié)點(diǎn)處的位移響應(yīng),并用式(4)計(jì)算位移單位脈沖響應(yīng)函數(shù)IRF,進(jìn)而計(jì)算得到每個(gè)狀態(tài)各單元的CoD,11個(gè)狀態(tài)各單元的CoD分布如圖3所示,除了第12單元和第45單元外,11個(gè)狀態(tài)的CoD分布曲線在其他單元處幾乎重合,第12單元為損傷單元,第45單元為其對稱單元,每個(gè)單元的CoD與損傷程度的關(guān)系曲線如圖4所示,可以看出只有第12、11、13、21、41、42、44、45和46等單元的CoD變化顯著,其他單元的CoD曲線呈水平走向,表示隨著損傷程度的增加,變化較少;變化較明顯的9個(gè)單元的CoD曲線重新集中如圖5所示,可以看出,最陡的曲線為第12單元的CoD曲線,而且是單調(diào)遞增的,該研究表明,損傷單元的CoD變化最大,能夠準(zhǔn)確識別出損傷位置,但是在損傷單元附近和對稱單元的CoD變化也較明顯。這是由于損傷單元和鄰近單元有共同節(jié)點(diǎn),損傷單元跟其對稱單元有相同的振型分量,所以導(dǎo)致鄰近單元和對稱單元的CoD的改變也較大,造成誤判。圖3 第12單元?jiǎng)偠葴p少時(shí)CoD的分布

圖2 七層框架結(jié)構(gòu)有限元模型單元和節(jié)點(diǎn)編號對第6單元也做同樣的分析研究,即以5%的遞度,剛度減少從0%增加到50%,總共11個(gè)結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài),11個(gè)狀態(tài)各單元CoD的分布如圖6所示,可以看出只有第6、51和52單元,由于損傷程度不同,而有CoD的顯著變化,不同損傷狀態(tài)時(shí)CoD分布曲線在其他單元幾乎重合,九個(gè)變化顯著單元的CoD與損傷程度的關(guān)系曲線如圖7所示,可以看出,第6單元的CoD有最顯著的變化,其次是第51和52單元,它們是單元6的對稱單元;說明單元?jiǎng)偠葴p少會使該單元的CoD產(chǎn)生最大的改變,所以利用CoD參數(shù)可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識別。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3131285