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本文阐明了结构损伤识别的意义,综述了结构损伤识别技术的研究现状。详细描述了各种基于结构动力特性的损伤识别方法,并分析比较了这些方法的优缺点,在此基础上对基于模态应变能的损伤识别方法进行了深入探讨。
使用单元模态应变能变化率对梁式桁架和框架结构进行局部损伤定位时,仅需第一阶模态参数一,无论是单一位置损伤、轻微损伤,还是多种损伤共存,均具有损伤定位的能力;且在一定噪声水平下具有较强的抗噪能力。与模态振型、自振频率、模态曲率差、模态曲率变化率和模态应变能差损伤指标的数值模拟分析研究,显示了该指标检测损伤的有效性和优越性。
单层网壳结构与桁架结构、框架结构相比具有跨度大、自由度数多、模态密集等特点,由传统的傅立叶变换只能确定一个函数奇异性的整体性质,而难以确定奇异点在空间的位置及分布情况。因此利用小波变换可以更有效的分析信号的奇异性,又由于小波分析具有信息局部放大和除噪的功能,可以对单元模态应变能参数进行小波变换处理,从而对典型的K8型和联方型两种单层网壳进行损伤识别会着更好的效果,此方法也非常适用于此种大型复杂结构损伤识别,而且在一定噪声水平下具有较强的鲁棒性。
将模态应变能参数与小波分析相结合的损伤识别方法,在国内损伤识别研究中应用较少,通过本文的研究基于模态应变能的小波变换系数损伤识别方法对单层网壳结构具有很好的识别效果,并且仅需前几阶模态参数,符合低阶模态的测试精度容易保证的优势,并且模态应变能指标无需质量归一化的模态振型,无需预知损伤构件的个数,从而保证了单元模态应变能和小波变换相结合的损伤定位技术在工程中的实现。
通过对单层网壳的损伤识别研究,为该结构在实际工程中的应用提供理论依据。同时,为索拱结构、张弦梁结构等空间杂交结构的损伤识别分析提供借鉴。