典型工程结构的损伤识别方法研究

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1、学校代号10536学号12102020252分类号TU31密级公开硕士学位论文典型工程结构的损伤识别方法研究学位申请人姓名朱检所在学院土木与建筑学院导师姓名及职称徐飞鸿教授学科专业土木工程研究方向结构损伤识别论文提交日期2015年4月学校代号：10536学号：12102020252密级：长沙理工大学硕士学位论文典型工程结构的损伤识别方法研究学位申请人姓名朱检指导教师徐飞鸿教授所在学院土木与建筑学院专业名称土木工程论文提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月答辩委员会主席舒兴平教授ResearchOnDamageIde

2、ntificationMethodOfTypicalEngineeringStructuresbyZHUJianB.E(HunanUniversityofArtsandScience)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinStructuralEngineeringinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorXUFe

3、ihongMay,2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任Ａ何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。ｆ－作者签名：日期ｉ：２：Ｊｏ军月日皆、心学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构

4、送交论文的复印件和电子版，允许论文被蒼阅和借阅’。本人授权长沙理工大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ＩＵ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于１、保密曰，在年解密后适用本授枚书。２、不保密□〇＂＂（请在ｔｕ上相应方框内打Ｖ）作者签名：日期年知么日味、；导师签名：分日期年月＞日（＾摘要工程结构在复杂的使用环境下不可避免

5、会出现损伤，如承受外界荷载作用、材料老化、腐蚀以及疲劳等。一些结构内部的损伤，肉眼并不可见，随时间累积损伤加剧，必然对结构正常使用造成影响，甚至导致破坏，严重威胁结构安全。尽早识别出损伤并及时进行修复，不仅能减少不必要的加固、维修费用，还能预防事故发生。所以对损伤识别方法的研究具有重要的工程意义。结构损伤会导致结构的物理特性如刚度、质量、阻尼等变化，那么结构的固有频率、模态振型等模态参数也会随之改变。有关文献表明，许多情况下柔度模态比固有频率或者模态振型对结构的局部损伤更加敏感，可以用于对结构损伤位置和损伤程度的判别。以上这

6、些参数改变的现象已被广泛应用于结构的损伤识别中，因此基于结构模态参数的损伤识别方法得到了众多学者的研究。总而言之，各种损伤识别方法主要任务在于以下几点：1)确定结构中是否存在损伤；2)判断结构损伤的位置；3)对结构的损伤程度进行量化分析；4)对结构的剩余使用寿命进行评估。本文利用损伤前后的柔度矩阵差，通过曲率差来构造出新的损伤指标，提出了相对柔度差曲率矩阵这一新的损伤识别算法，并构建两个损伤指标进行损伤识别。具体有：1)介绍了选题背景及意义，探讨了损伤识别的历史进程和发展趋势等。2)介绍了关于模态分析的基础理论，对几种常见的

7、损伤识别方法做了简要归纳。3)以常见的梁类结构为例，讨论了含有单处损伤、多处损伤的简支梁模型。利用、两种损伤指标对其进行损伤识别，同时比较了和MFCD两种损maAFCR伤指标的识别效果。仿真结果表明：无论结构在单处损伤还是多处损伤的情况下，本文两种指标都可以很好的判断结构损伤位置和损伤程度，识别效果显著优于和MFCD两种损伤指标。且抗噪性能良好，灵敏度高，可仅需前一、二阶AFCR模态参数就能判断简支梁损伤。在轻微损伤程度下，该方法依然能够准确定位其损伤位置，新指标明显具有更好的准确性和稳定性等优势。4)以连续梁各跨和

8、支座处含有损伤等有限元模型进行模态分析，提取前三阶固有频率和振型等模态参I数进行损伤识别。又以两层两跨框架结构为研究对象，分别建立了单处损伤和多处损伤的有限元模型。利用有限元软件获取相关模态数据，并通过MATLAB编程进行分析处理，通过数值模拟给出了损伤识别效果。分析结果表明：该方法识别效