基于模态分析钢筋混凝土简支梁损伤识别的研究

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1、内蒙古科技大学硕士学位论文摘要工程结构在各种环境和使用条件下常会遭受各种损伤，结构损伤识别问题就是要根据结构表现出的性态去判别结构损伤的出现、位置和程度。国内外学者做了大量工作，提出了一系列结构损伤识别方法，但基于模态分析的损伤识别法仍属于最普遍最基本的方法。本文研究了钢筋混凝土简支梁损伤的动力识别问题，对九根钢筋混凝土简支梁进行逐级加荷—卸荷试验，用大型智能信号分析与处理系统(DASP)对每次卸荷后的梁进行振动测试。通过模态分析，得到实验梁前三阶频率变化规律。利用ANSYS对不同损伤状况的简支梁的模态频

2、率进行分析，结果表明在小损伤状态下，有限元分析结果与试验测试结果符合较好。由模态振型计算其相对变化率，表明振型的相对变化率可用于钢筋混凝土梁的损伤定位。但是，实验和有限元分析表明，如果两处损伤位置非常接近，小损伤的振型变化特征容易被大损伤掩盖，从而不能有效识别出小损伤。利用中心差分法，由梁的位移振型模态得到梁的曲率模态，曲率模态能较为准确地识别钢筋混凝土简支梁的损伤，对钢筋混凝土梁的微小损伤较为敏感。曲率模态不需要结构的初始模态参数便可识别损伤，还可用它对结构的多位置损伤进行识别。将噪声影响引入模态振型中

3、，运用ANSYS软件，分析了不同的噪声条件对损伤识别效果的影响。关键词：钢筋混凝土梁；损伤识别；曲率模态；损伤定位--I内蒙古科技大学硕士学位论文AbstractEngineeringstructuresservinginvariousenvironmentandserviceconditionsoftensufferdifferentkindsofdamages,thepurposeofstructuraldamagedetectionistoidentifytheappearance,location

4、andthedegreeofstructuraldamageswhicharebasedonthecharacter-isticsrepresentedbystructures.Manyscholarsinthedomesticandabroadhavedonealargeamountofwork,presentingaseriesofmethodofdiscerningstructuredamage,however,thedamagediscernmethodbasedonmodeanalysisiss

5、tillthemostgeneralandbasicmethod.Inthispaper,researchiscarriedondynamicidentificationofdamageofRCsimple-supportedbeam,throughloadingandunloadingtestsstepbystepofnineRCsimply-supportedbeams,anexperimentaldynamicmonitoringisperformedonthebeamwiththesystemof

6、DataAcquisitionSignalProcessaftereachstepofunloading.Itobtainsthevariationlawoffirstthreeordersfrequenciesofexperimentbeamsbymeansofmodeanalysistechnique.ItanalysesthemodalfrequencyofsimplysupportedbeamsindifferencedamagebyANSYS,theresultshowsthatthefinit

7、eelementmethodisfamiliartotheexperimentundersmallerdamagestate.Bycaculatingtherelativechangerateofmodeshapefrommodeshape,itindicatesthattherelativechangerateofmodeshapecanapplyondamageidentificationofRCbeam.However,theresultofexperimentalandfiniteelementa

8、nalysisshowsthat,thechangecharacteristicsofsmalldamageareeasilyconcealledbythebigdamageifthetwolocationsarequiteclosely,andwhichleadstothelowefficiencytoidentifythesmalldamage.Thecurvaturemodalisderivedfromthedispla