懸臂梁作為一種很常見的結(jié)構(gòu)件,被廣泛應(yīng)用于機(jī)械,航空航天,能源,土木工程等領(lǐng)域。在長期服役過程中,通常會受到復(fù)雜載荷的作用,令其內(nèi)部或表面容易產(chǎn)生裂紋,甚至可能導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。因此,對于懸臂梁結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是當(dāng)前工程應(yīng)用領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。在眾多的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法中,基于結(jié)構(gòu)的頻率等振動參數(shù)進(jìn)行健康監(jiān)測,具有快捷、高效和無破壞性等優(yōu)點(diǎn),被得到廣泛應(yīng)用。然而,單一采用上述各種振動特征信息,不論是從實(shí)時(shí)測量到信號特征提取以及損傷識別均存在一定的局限性,無法滿足實(shí)際需求。因此,本文利用PVDF壓電傳感陣列結(jié)合懸臂梁振動特征提出了新的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法,具體分為兩步:第一步,利用懸臂梁損傷前后歸一化應(yīng)變模態(tài)差來實(shí)現(xiàn)對裂紋位置及數(shù)量的識別,第二步,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)對懸臂梁結(jié)構(gòu)損傷程度的識別。首先,將懸臂梁結(jié)構(gòu)表面裂紋用扭轉(zhuǎn)彈簧來替代,建立了含裂紋懸臂梁的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了懸臂梁結(jié)構(gòu)損傷前后歸一化應(yīng)變模態(tài)差與裂紋參數(shù)之間的關(guān)系,利用該關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對裂紋位置及數(shù)量的識別。在此基礎(chǔ)上,將懸臂梁結(jié)構(gòu)損傷前后模態(tài)頻率變化量作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù),損傷程度作為輸出參數(shù),實(shí)現(xiàn)對懸臂梁結(jié)構(gòu)的損... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 結(jié)構(gòu)損傷識別國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展
        1.2.1 基于固有頻率損傷識別研究
        1.2.2 基于振型損傷識別研究
        1.2.3 基于柔度損傷識別研究
        1.2.4 基于曲率模態(tài)和應(yīng)變模態(tài)損傷識別研究
        1.2.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損傷識別方法
        1.2.6 上述方法的比較
        1.2.7 基于振動損傷識別發(fā)展趨勢
    1.3 論文研究的主要內(nèi)容及文章結(jié)構(gòu)
        1.3.1 論文研究內(nèi)容
        1.3.2 本文結(jié)構(gòu)安排
2 兩步法損傷識別相關(guān)理論
    2.1 兩步法損傷識別過程
    2.2 懸臂梁橫向自由振動方程
        2.2.1 等截面懸臂梁的振動微分方程
        2.2.2 健康懸臂梁振動分析
        2.2.3 裂紋懸臂梁振動分析
    2.3 PVDF測量應(yīng)變模態(tài)振型原理
        2.3.1 PVDF傳感器概述
        2.3.2 PVDF測量應(yīng)變模態(tài)振型原理
        2.3.3 損傷位置識別指標(biāo)
    2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測原理
        2.4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于損傷識別可行性分析
        2.4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述
        2.4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)選擇
        2.4.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建模過程
        2.4.5 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識別步驟
    2.5 本章小結(jié)
3 等截面懸臂梁損傷識別研究
    3.1 等截面健康懸臂梁結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算
    3.2 等截面裂紋懸臂梁結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算
        3.2.1 單裂紋損傷識別模擬計(jì)算
        3.2.2 雙裂紋損傷識別模擬計(jì)算
    3.3 等截面懸臂梁損傷識別實(shí)驗(yàn)
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)測試方案
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.3.3 PVDF傳感器陣列測量健康懸臂梁實(shí)驗(yàn)
        3.3.4 單裂紋損傷識別實(shí)驗(yàn)
        3.3.5 雙裂紋損傷識別實(shí)驗(yàn)
    3.4 本章小結(jié)
4 小型風(fēng)力機(jī)葉片的損傷識別研究
    4.1 前沿
    4.2 小型風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)
        4.2.1 葉片翼形及其幾何參數(shù)設(shè)計(jì)
        4.2.2 葉素理論與動量理論
        4.2.3 葉素理論與葉展方向的設(shè)計(jì)
        4.2.4 基于Wilson模型弦長和扭角的計(jì)算
        4.2.5 基于Matlab編程計(jì)算弦長和扭角
    4.3 小型風(fēng)機(jī)葉片三維建模
        4.3.1 三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        4.3.2 基于Solidworks小型風(fēng)機(jī)葉片三維模型的繪制
    4.4 小型葉片有限元仿真分析
        4.4.1 小型葉片模態(tài)分析
        4.4.2 單裂紋小型葉片BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立
    4.5 單裂紋小型風(fēng)機(jī)葉片損傷識別實(shí)驗(yàn)研究
        4.5.1 葉片單裂紋損傷位置確定
        4.5.2 葉片單裂紋損傷程度識別
    4.6 本章小節(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于模態(tài)振型和平穩(wěn)小波變換的懸臂梁微小缺陷識別研究[J]. 郭金泉,歐芬蘭,許藝青,鐘舜聰,楊曉翔.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
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[3]基于應(yīng)變模態(tài)差和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道損傷識別[J]. 周邵萍,郝占峰,韓紅飛,張佳程,章蘭珠.  振動.測試與診斷. 2015(02)
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[5]應(yīng)變模態(tài)參數(shù)曲線的結(jié)構(gòu)損傷位置及程度研究[J]. 崔擁軍,熊曉燕,王峰.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2013(08)
[6]頻率變化平方比向量確定結(jié)構(gòu)損傷位置[J]. 董五安,楊世浩.  噪聲與振動控制. 2013(03)
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[8]曲率模態(tài)及其在汽車后橋損傷識別中的應(yīng)用[J]. 馬立英,周鋐,彭曉俊.  同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(08)
[9]基于MATLAB的Wilson方法的葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 代元軍,陸亦工,孫玉新,石寧.  機(jī)械制造. 2011(07)
[10]簡支梁損傷的模態(tài)曲率差值試驗(yàn)分析[J]. 狄生奎,花尉攀,汲生偉,張晉文.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)

碩士論文
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[2]基于曲率模態(tài)的梁橋結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究[D]. 龔垚.重慶交通大學(xué) 2016
[3]基于改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多參數(shù)組合損傷識別[D]. 朱映江.重慶大學(xué) 2015
[4]小型風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)建模與有限元分析[D]. 吳迪.河北工業(yè)大學(xué) 2014
[5]基于振動模態(tài)分析和BP網(wǎng)絡(luò)的橋梁損傷識別研究[D]. 李洪琴.山東科技大學(xué) 2010
[6]基于應(yīng)變模態(tài)的結(jié)構(gòu)損傷診斷方法研究[D]. 霍肖.北京郵電大學(xué) 2010
[7]小型水平軸風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)與有限元分析[D]. 宗楠楠.上海交通大學(xué) 2009
[8]風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)及三維建模[D]. 王學(xué)永.華北電力大學(xué)（河北） 2008



本文編號：3030382