基于曲率模态振型的损伤识别方法研究

基于曲率模态振型的损伤识别方法研究
　研究了适用于桥梁和连续梁结构的基于曲率模态振型的损伤识别方法。以一2D 框架结构有限元模型为数值算例,比较了使用不同振型、不同损伤程度以及采用不同测点数对损伤识别效果的影响。考虑了实际工程中损伤位置的多样性及测量噪声引起的随机误差,为该方法的工程应用提供了相关依据。数值实验分析表明,该方法能较好地进行损
伤定位,并能对损伤程度给出定性的描述。
结构在服役期间由于受到冲击、地震、风荷载、腐蚀等的作用,材料的内部结构会发生变化,由此产生了各种各样的损伤。对于大型结构而言,损伤无时无刻不威胁着人民的生命财产安全。因此,及时发现损伤并对其进行修复显得尤为重要。早期利用超声波、X 光、电磁波等手段进行的损伤检测方法,由于需要预先知道损伤的大概位置,且要求损伤部位容易接近,因此在实际工程应用中受到了限制。近年来,学术界提出了很多基于振动理论的损伤检测方法[1 ] ,该类方法利用实测的振动模态数据(频率、振型等) 经过一定的变换
得到不同的损伤指标,然后用损伤指标进行损伤的判断。实际工程中模态数据很容易通过振动测试获得,因此这些方法受到了广泛的关注。在众多损伤指标中,大多数都需知道未损结构的模态信息,如频率变化比[2 ] 、柔度法[3 ]等;有的甚至需要知道未损结构的刚度矩阵,如模态应变能[4 ] 。而振型曲率只需利用结构在当前状态下的模态信息,这为实际工程应用提供了便利。但由于损伤本身的复杂性和不确定性,不同部位、不同程度的损伤、利用不同的振型数据均会对损伤识别效果产生影响。为了深入研究基于振型曲率进行损
伤识别的方法,拓展其工程应用,利用Ansys 软件对一2D 框架结构进行了数值模拟,得到其各阶模态振型数据,以模态曲率为损伤指标对各种损伤工况进行了识别,研究了模态信息、损伤程度、测点数、多损伤、测量噪声这几个因素对识别精度的影响,为今后实际工程的应用奠定了基础。