本文選題：簡(jiǎn)支梁 + 動(dòng)力特性�。� 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：混凝土橋梁的損傷通過裂縫表現(xiàn)出來,在混凝土橋梁服役期內(nèi),裂縫的出現(xiàn)無法避免。因此,分析了解開裂梁的動(dòng)力特性并進(jìn)行損傷識(shí)別意義重大。目前,基于振動(dòng)的損傷識(shí)別已被推廣成為橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中極其重要的一部分。進(jìn)行開裂梁分析時(shí),通常有兩種裂縫模擬方式:張開裂縫模型以及呼吸裂縫模型。實(shí)際狀態(tài)中,由于梁體荷載作用等原因,裂縫在振動(dòng)過程中發(fā)生交替開合現(xiàn)象,呼吸裂縫模型更為合理。本文開展的主要研究工作包括:首先,從張開裂縫模入手,采用分離彈簧法進(jìn)行開口裂縫模擬,分析開口裂縫的存在對(duì)簡(jiǎn)支梁動(dòng)力特性的影響。分析結(jié)果表明具有裂縫的簡(jiǎn)支梁與完整梁的動(dòng)力特性有所不同,完整梁在振動(dòng)過程中各階固有頻率均為定值,而裂縫的出現(xiàn)使簡(jiǎn)支梁振動(dòng)頻率減小,裂縫深度與裂縫所在位置均能影響開裂梁的動(dòng)力特性�；谏窠�(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,以頻率參數(shù)構(gòu)造損傷識(shí)別指標(biāo),實(shí)現(xiàn)了開口裂縫梁的損傷位置和程度識(shí)別。此外,采用有限元仿真方式模擬開口裂縫,分析了模態(tài)曲率、模態(tài)曲率差、模態(tài)柔度差、模態(tài)柔度差曲率四個(gè)損傷識(shí)別指標(biāo)的開口裂縫識(shí)別效果�；谏窠�(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合方法,實(shí)現(xiàn)了不依賴基準(zhǔn)模型數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)支梁損傷識(shí)別。然后,選用呼吸裂縫模型,對(duì)現(xiàn)行的呼吸裂縫時(shí)頻分析方法進(jìn)行了分析和比較,選取Hilbert-Huang變換對(duì)開裂簡(jiǎn)支梁進(jìn)行時(shí)頻分析,得到簡(jiǎn)支梁的Hilbert譜等動(dòng)力響應(yīng)。分析結(jié)果表明具有呼吸裂縫的簡(jiǎn)支梁的自振頻譜在基頻的整數(shù)倍位置上出現(xiàn)了高次諧波成分,呼吸裂縫的出現(xiàn)令梁的振動(dòng)呈現(xiàn)出明顯的非線性特征。簡(jiǎn)支梁的基頻隨著裂縫相對(duì)深度的增加而減小,而高次諧波的階數(shù)與幅值則隨損傷程度的加劇而增加。簡(jiǎn)支梁開裂之后其瞬時(shí)頻率不再是常數(shù),而是在某一范圍內(nèi)上下浮動(dòng),且變化范圍隨著損傷程度的加劇而增大。最后,通過EMD提取出瞬時(shí)頻率并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,提出利用瞬時(shí)頻率相對(duì)差值、瞬時(shí)頻率方差、正態(tài)峰值比以及頻諧比等損傷識(shí)別指標(biāo)的概念,并證明了各指標(biāo)與α(裂縫相對(duì)深度)之間遵循多項(xiàng)式的關(guān)系,均具有初步識(shí)別呼吸裂縫的能力。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)頻諧比對(duì)裂縫相對(duì)位置具有較高的靈敏程度,能夠初步識(shí)別裂縫位置。
[Abstract]:The damage of concrete bridges is manifested by cracks, and the cracks can not be avoided during the service period of concrete bridges. Therefore, it is of great significance to analyze the dynamic characteristics of cracked beams and identify the damage. At present, Vibration-based damage identification has been widely used as an extremely important part of bridge health monitoring system. In the analysis of cracked beams, there are usually two kinds of crack simulation methods: open crack model and respiratory crack model. In the actual state, because of the action of beam load, the phenomenon of alternate opening and closing occurs in the vibration process of the crack, and the model of respiratory crack is more reasonable. The main research work in this paper is as follows: firstly, starting with the opening crack model, the split spring method is used to simulate the opening crack, and the influence of the existence of the opening crack on the dynamic characteristics of the simply supported beam is analyzed. The analysis results show that the dynamic characteristics of simply supported beams with cracks are different from those of intact beams. The natural frequencies of each order of intact beams are fixed in the process of vibration, and the vibration frequency of simply supported beams is reduced by the occurrence of cracks. The depth of crack and the location of crack can affect the dynamic characteristics of cracked beam. Based on the theory of neural network, the damage identification index is constructed with frequency parameters, and the damage location and degree of open crack beam are identified. In addition, the open crack is simulated by finite element simulation, and the open crack identification effect of four damage identification indexes, namely modal curvature, modal curvature difference, modal flexibility difference and modal flexibility difference curvature, is analyzed. Based on the neural network fitting method, the damage identification of simply supported beam is realized, which does not depend on the datum model data. Then, the existing time-frequency analysis method of respiratory crack is analyzed and compared with the respiratory crack model. The time-frequency analysis of simply supported beam with Hilbert-Huang transformation is carried out, and the dynamic response of Hilbert spectrum of simply supported beam is obtained. The analysis results show that the frequency spectrum of the simply supported beam with respiratory crack has high harmonic component at the integer position of the fundamental frequency, and the vibration of the beam is obviously nonlinear due to the occurrence of the respiratory crack. The fundamental frequency of simply supported beam decreases with the increase of the relative depth of crack, while the order and amplitude of higher harmonic increase with the increase of damage degree. The instantaneous frequency of the simply supported beam after cracking is no longer constant, but fluctuates up and down in a certain range, and the range of variation increases with the severity of damage. Finally, the instantaneous frequency is extracted by EMD and the data are statistically analyzed. The concept of damage identification index, such as instantaneous frequency relative difference, instantaneous frequency variance, normal peak value ratio and frequency harmonic ratio, is put forward. It is proved that the relation between each index and 偽 (relative depth of fracture) follows polynomial, and all of them have the ability to identify the respiratory fissure preliminarily. At the same time, it is also found that the frequency harmonic ratio has a high sensitivity to the relative position of the fracture, and it can be used to identify the fracture position.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U446

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本文編號(hào)：1819627