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《梁橋的動(dòng)力損傷診斷技術(shù)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、2第一章緒論1．2．1基于模態(tài)域數(shù)據(jù)的方法這類方法首先由測(cè)試的振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，然后再通過(guò)靈敏度分析、模式識(shí)別、比較結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)參數(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模型修正等方法來(lái)識(shí)別、定位和定量損傷。文獻(xiàn)[6]對(duì)1996年以前發(fā)展的基于模態(tài)域數(shù)據(jù)的損傷識(shí)別方法及應(yīng)用情況進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)和評(píng)述。根據(jù)所采用的模態(tài)信息不同，這類方法又可進(jìn)一步分下面幾類。①基于固有頻率的方法固有頻率是動(dòng)力參數(shù)中最容易測(cè)得的一個(gè)參數(shù)，測(cè)試精度也很高，是使用比較早的一種方法，運(yùn)用也比較廣泛。有很多文獻(xiàn)對(duì)基于固有頻率變化進(jìn)行損傷識(shí)別的方法進(jìn)行了很好的總結(jié)口1。1)以頻率
2、變化比為識(shí)別參數(shù)P．Cawley證明了兩階頻率的變化比(勛，／勛，)只與損傷位置有關(guān)，與損傷程度無(wú)關(guān)。該方法主要利用此因子值與損傷位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)定位損傷。從理論上講，發(fā)生損傷以后的任意二階頻率改變量之比僅是破損位置的函數(shù)，而與損傷大小無(wú)關(guān)。這就是比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)損傷定位方法。2)以頻率變化的平方比為識(shí)別參數(shù)頻率變化的平方是損傷位置和程度的函數(shù)，但是頻率變化的平方比(勛；2／勛，2)僅是損傷位置的函數(shù)：當(dāng)只有一個(gè)損傷單元或某些損傷單元的損傷程度相似時(shí)，頻率變化的平方比僅為損傷位置的函數(shù)。3)以相對(duì)頻率變化比為識(shí)別參數(shù)以相對(duì)頻率變化比(M／^)，
3、(顫／Z)為參數(shù)。Y．Narkis在1992年，用一簡(jiǎn)支梁推得此量只與損傷位置有關(guān)，而與損傷的尺寸、形狀及梁的性質(zhì)無(wú)關(guān)。眾多的研究者發(fā)現(xiàn)，測(cè)試時(shí)，固有頻率容易獲得，測(cè)試的精度比較高，頻率的特征值的隨機(jī)誤差比其他模態(tài)參數(shù)小得多。但是，很多實(shí)踐表明該類技術(shù)在應(yīng)用上有一些不足，根據(jù)頻率變化進(jìn)行損傷識(shí)別有很大的局限性，固有頻率對(duì)結(jié)構(gòu)早期損傷有時(shí)并不十分敏感，往往只能判斷結(jié)構(gòu)損傷是否出現(xiàn)，而對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的位置不很敏感，即僅用頻率測(cè)量數(shù)據(jù)往往只能用來(lái)發(fā)現(xiàn)損傷而無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行定位，不足以對(duì)損傷檢測(cè)提供足夠的信息∞1。這是因?yàn)椴煌恢玫膿p傷可能引起相同量的=—2
4、哆一q塑蛔一第一章緒論頻率變化，頻率是能量的比值，而能量是一個(gè)積分量，結(jié)構(gòu)的局部改變湮沒(méi)在能量積分中，使得不同形式的結(jié)構(gòu)損傷可能產(chǎn)生相似的頻率變化特性，因而頻率對(duì)剛度的局部變化不太敏感。例如，對(duì)稱結(jié)構(gòu)中，在兩個(gè)對(duì)稱位置上的結(jié)構(gòu)損傷將產(chǎn)生同一種頻率變化，不同形式的結(jié)構(gòu)損傷可能產(chǎn)生相似的頻率變化特征。魏培君等∞1指出能使固有頻率變化5％以上的損傷一般是可以被識(shí)別的，然而，5％以上的頻率變化并不總是意味著存在損傷，當(dāng)損傷發(fā)生在低應(yīng)力區(qū)域時(shí)，用頻率識(shí)別的方法并不可靠。此外，頻率的變化只能說(shuō)明結(jié)構(gòu)中有無(wú)損傷，但損傷的位置及其嚴(yán)重程度則無(wú)法確定。②基于振
5、型的方法結(jié)構(gòu)損傷引起振型的變化，并且振型中包含位置信息，所以基于振型的方法不但可以識(shí)別損傷而且可以定位損傷。由試驗(yàn)測(cè)得的結(jié)構(gòu)損傷前后的振型的相關(guān)水平可以識(shí)別和定位損傷(如MAC準(zhǔn)則和COMAC準(zhǔn)則)。除了振型，振型的斜率和曲率也可以用來(lái)定位損傷。這是由于振型的斜率和曲率都是由振型的差分運(yùn)算得到的，因此振型上由損傷引起的微小擾動(dòng)將被放大，從而引起振型的導(dǎo)出量——振型的斜率和曲率的顯著變化，因此振型、振型的斜率和振型的曲率對(duì)損傷的敏感性依次增強(qiáng)。Yuen通過(guò)對(duì)一懸臂梁的有限元分析，證實(shí)了振型的變化和振型斜率的變化都可以定位損傷。Abdo和Hori
6、通過(guò)對(duì)邊界簡(jiǎn)支的一維結(jié)構(gòu)的數(shù)值仿真，發(fā)現(xiàn)振型的轉(zhuǎn)角(振型的一階導(dǎo)數(shù)或斜率)的變化對(duì)損傷位置非常敏感，而且使用的模態(tài)振型的階數(shù)越高，定位損傷的效果越好。當(dāng)然，這種方法的實(shí)際應(yīng)用還有待于轉(zhuǎn)角模態(tài)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。Pandey和Biswas等利用結(jié)構(gòu)損傷前后曲率模態(tài)振型的變化來(lái)定位損傷。雖然曲率模態(tài)振型對(duì)結(jié)構(gòu)的局部損傷比較敏感，而且物理概念清晰，但是利用該方法進(jìn)行損傷定位時(shí)，需要布置較多的傳感器，才能使由中心差分法得到的曲率模態(tài)振型精度較高。此外，盡管振型的差分增加了對(duì)損傷的敏感程度，但是也加大了對(duì)測(cè)試噪聲和識(shí)別誤差的敏感度，因此由振型的差分計(jì)算振型
7、斜率和曲率模態(tài)振型之前，要先對(duì)振型進(jìn)行曲線擬合，以提高方法的抗噪能力?；谡裥偷撵`敏度分析的方法既可以確定損傷位置又可以確定損傷程度。Parloo和Guillaume由振型對(duì)質(zhì)量和剛度的靈敏度分析，建立了振型變化與結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的關(guān)系，由超定方程的最小二乘解來(lái)確定結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的變化。Masato也做了類似的研究。此外，Maeck和Roeck根據(jù)抗彎剛度與彎矩和曲率的關(guān)系(或抗扭剛度與扭矩和轉(zhuǎn)角的關(guān)系)，提出了由測(cè)試的加速度響應(yīng)計(jì)算的模態(tài)彎矩(或扭矩)與識(shí)別的曲率模態(tài)振型(或振型的斜率)直接相除來(lái)求得各個(gè)單元的抗彎剛度(或抗扭剛度)的方法。其中
8、，模態(tài)彎矩或扭矩則通過(guò)偽靜力分析得到。4第一章緒論基于振型的方法的有效性取決于識(shí)別的振型的精度，而振型的精度與測(cè)試數(shù)據(jù)的質(zhì)量和測(cè)點(diǎn)數(shù)有關(guān)。其中，測(cè)試數(shù)據(jù)的質(zhì)量又與測(cè)
