基于自振频率测试网架杆件轴力反演方法研究

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1、硕士学位论文基于自振频率测试网架杆件轴力反演方法研究ResearchonInversionMethodofTestingGridStructureAxialForcebyNaturalFrequency作者：艾永珍导师：丁北斗副教授中国矿业大学二零一五年六月中图分类号TU-352学校代码10290UDC624密级公开中国矿业大学硕士学位论文基于自振频率网架结构轴力测试方法研究AxialForceTestingMathodsofGridStructurebyNaturalFrequency作者艾永珍导师丁北斗（副教授）申请学位工学硕士培养单位力建学院学科专业结构工程

2、研究方向钢结构答辩委员会主席吕恒林评阅人吴瑾李贤硕士学位论文论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢光阴似箭，岁月如梭。三年紧张而又充实的研究生生活即将结束，在毕业论文完成之际，我要向所有支持、关心、帮助过我的人们表示最诚挚的谢意！首先，由衷地感谢尊敬的导师丁北斗副教授的谆谆教诲。三年来，丁老师在学习、生活方面给予了我无微不至的关怀，为我

3、提供一切可能的机会进行学习和锻炼，可以说我的每一步成长，每一点成绩都凝聚着丁老师的心血。丁老师严谨的治学态度，扎实深厚的学识功底，敏锐的洞察力，果断的工作作风，都是我终生学习的榜样。本论文是在丁老师的精心指导下完成的。在论文的选题、试验的进展以及文章的修改等环节，丁老师的言传身教使我受益匪浅。向丁老师致以深深的谢意！感谢我的同门刘建伟、周列武、张磊、赵艳、张亚楠在论文写作及试验实施过程中的鼎力相助；感谢师弟师妹尚延安、蔡田苓，米思奇、刘成、颜刘廷、石寅晶在试验过程中的大力支持；感谢在研究生期间结识的好朋友李宁、齐高林、敖芃、任亚东等对我的关心和帮助。在我的生活和学

4、习中，时刻都能感受到你们对我的支持和照顾。今生难忘兄弟情,永世难报父母恩，感谢我的父母这二十多年来的辛勤付出，感谢姐姐艾永琪、弟弟艾永健对我的鼓励和支持。他们的关心和鼓舞是我的精神支柱，他们对我的殷切希望是我不懈努力的动力，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成学业。最后，向百忙之中抽出时间评阅论文和出席论文答辩的各位专家致谢。摘要随着经济的发展，钢结构尤其是大跨度网架结构在我国的数量与日俱增。但由于中国的设计水平及施工能力远远落后于发达国家，所以网架结构事故频频发生。对实际工程中正在施工或运营的网架杆件进行精确的轴力识别是判断网架结构安全性的重要方面。若通过传统

5、贴应变片的方法对杆件内力进行实时监测既不方便也不经济，因此就需要寻找另外一种更为简洁经济的方法。由于频率法有很多显著的优点，所以被广泛的应用于这方面的研究。前人在研究网架结构杆件时大部分将杆件的受力简化为只承受轴力，节点简化为铰接。实际上，网架结构杆件不仅承受轴力，还承受一定的弯矩和剪力，同时节点是介于刚性与弹性之间的半刚性节点。因此，就需要进一步的研究。对于网架结构杆件轴力的识别研究主要围绕如下几个方面：（1）考虑到在役网架结构杆件端部是处于刚性与弹性之间的半刚性节点，本文基于振动频率网架结构轴力测试方法研究，建立了不同约束条件下杆件轴力与其自振频率的理论关系；

6、（2）设计刚度不同的弹簧支座、铰支座、固定支座来模拟杆件的各种节点约束条件，并进行对应支座条件下的杆件轴力和相应自振频率试验研究以及足尺网架结构模型中杆件的轴力和相应自振频率试验研究；（3）基于杆件轴力和自振频率的理论原理，进行MATLAB编程，实现基于自振频率杆件轴力和杆件约束刚度识别数值分析，并将数值分析与实验测试值进行对比分析，验证了方法的有效性，可应用到工程实际。该论文有图63幅，表42个，参考文献83篇。关键词：网架结构；自振频率；轴力；边界条件；IAbstractWiththedevelopmentofeconomic,steel,especially

7、thelarge-spantrussstructure,becomemoreandmoreinchina.However,duetoChina'slevelofdesignandconstructioncapabilitiesfarbehindthedevelopedcountries,accidentsoftrussstructureoccurfrequently.Themethodofattachstraingaugestolevertoreal-timemonitoringtheinternalforcesareneitherconvenientnoreco

8、nomic