基于频响函数的输电线塔结构损伤识别研究

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1、密级：学校代码：10075分类号：学号：20101295工学硕士学位论文基于频响函数的输电线塔结构损伤识别研究学位申请人：赵振宗指导教师：方有亮教授学位类别：工学硕士学科专业：固体力学授予单位：河北大学答辩日期：二○一三年五月ClassifiedIndex:CODE:10075U.D.C.NO:20101295ADissertationfortheDegreeofM.EngineeringResearchforstructuraldamagedetectionoftransmissiontowerbasedon

2、frequencyresponsefunctionsCandidate:ZhaoZhenzongSupervisor:Prof.FangYouliangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:SolidMechanicsUniversity:HebeiUniversityDateofOralExamination:May，20131摘要摘要作为生命线工程的输电线塔体系对国计民生有重大的影响，保证其健康、安全的服役状态有重大意义。输电线塔结构在服

3、役期间会出现损伤，导致结构性能下降，输电线塔的倾覆倒塌事故时有发生，其安全性己经引起人们的高度重视。如何识别输电线塔结构的损伤，对其健康状况进行实时监测诊断，己成为当今专家学者研究的一个重要课题。目前，基于结构振动特性的结构损伤识别技术已经取得了很大的进展。但是由于荷载的随机性、结构测量数据的不完备，识别方法往往对损伤不敏感，不准确。因此，得到可以应用于工程实际并且保证高精度的损伤识别结果的结构损伤识别技术具有极其重要的现实意义。本文对结构损伤识别技术和自由度缩聚技术进行了简单阐述，对基于振动的损伤识别方法进行

4、了简要的分析，并着重阐述了频响函数的概念、矩阵形式及其各种形式曲线的物理意义和自由度缩聚理论。并以平面四层钢架为例，通过Guyan缩聚法程序将多自由度结构的自由度进行缩减，在保证低阶固有频率和振型一致的前提下，得到损伤前后结构频响函数的变化规律，并引入单元刚度损伤参数，得到缩聚后结构实际刚度矩阵和含参数刚度矩阵，取两个矩阵中相同位置的元素进行联立，即可通过最小二乘法求得损伤参数的解。即将结构的损伤识别问题转化为非线性最小二乘问题，损伤参数的位置和大小即体现了结构损伤单元的的位置及其损伤程度。本文进行了单一单元损

5、伤和多单元损伤的数值识别研究，并进行了结构动态试验对比。最后还对风荷载作用下大型输电线塔结构损伤识别进行了数值模拟。单元损伤识别结果表明，结合频响函数和自由度缩聚理论对结构进行损伤识别的探索性研究是准确有效的。关键词频响函数自由度缩聚损伤识别动态试验IAbstractAbstractAsthelifelineengineering,transmissionlinetowersystemisofgreatimportancetothenationaleconomyandthepeople'slivelihood.

6、Toensurethehealthsafetyandthestatusofserviceisofgreatsignificance.Butthetransmissionlinetowerstructurewillbedamagedandcollapsefrequently.Itssecurityhasbeenpaidmoreandmoreattention.Howtoidentifythestructuraldamagehasbecomeanimportantissueforthescholarstostudy

7、.Atpresent,thetechnologiesofstructuraldamageidentificationbasedonstructuralvibrationcharacteristicshavemadegreatprogress.Becauseoftherandomnessofloadandtheincompletenessofmeasureddata,damageidentificationmethodisnotperfect.Researchtothedamageidentificationwh

8、ichissuitableforengineeringhasveryimportantsignificance.Thestructuredamageidentificationtechnologyandfreedomcondensationtechniqueisbrieflyintroduced;thedamageidentificationmethodbasedonvibration