結(jié)構(gòu)損傷定位檢測的柔度差二階差分分子項指標的試驗研究

1、.本文格式為WORD，能編輯和復(fù)制，感謝您的閱讀。 結(jié)構(gòu)損傷定位檢測的柔度差二階差分分子項指標的試驗研究 為了驗證結(jié)構(gòu)損傷檢測的柔度差二階差分分子項指標，采用結(jié)構(gòu)振動試驗的方法來進行研究。利用錘擊法分別對兩根鋼梁損傷前后的振動特性進行試驗，獲得了結(jié)構(gòu)損傷前后的頻率和模態(tài)值。測試結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)損傷，對于低階頻率影響非常大，而對于高階頻率影響卻不太大，因此利用結(jié)構(gòu)柔度來進行結(jié)構(gòu)損傷檢測時，只需測量少數(shù)低階振動特性即可。利用結(jié)構(gòu)柔度差的二階差分分子項進行損傷檢測，研究結(jié)果表明，柔度差二階差分分子項損傷指標可以有效地進行結(jié)構(gòu)損傷定位檢測。 結(jié)構(gòu)損傷識別屬于結(jié)構(gòu)動力學(xué)的反問題。由于結(jié)構(gòu)的頻率與模態(tài)對結(jié)構(gòu)

2、損傷的敏感性不是很高，因此，不少學(xué)者在獲取結(jié)構(gòu)頻率與模態(tài)特性的基礎(chǔ)上，提出了不少方法來進行結(jié)構(gòu)損傷檢測。這些方法很多，如模態(tài)曲率差法，模態(tài)靈敏度法以及模態(tài)柔度矩陣差法，模態(tài)柔度曲率差法以及柔度差二階差分分子項指標等等。本文用試驗的方法來驗證結(jié)構(gòu)損傷檢測的柔度差二階差分分子項指標。 1 柔度差二階差分分子項指標的定義 對于n自由度系統(tǒng)，具有n個獨立的固有頻率和模態(tài)向量。然而，在實踐中柔度矩陣可以用不完整模態(tài)近似表示為: 其中為模態(tài)矩陣； 為特征值對角陣；i為第i階模態(tài)頻率，r為所關(guān)心的自由度數(shù)；s為所選?。蓽y量）的模態(tài)數(shù)目；且（s<r<<n）。 Pandey Biswas等人

3、用柔度差矩陣每一列中絕對值最大元素來直接指示損傷。即 其中， 組成數(shù)列的二階差分項的分子的絕對值作為柔度指標來指示損傷： 2 結(jié)構(gòu)振動試驗 試驗時，本文選取兩根長5.2m的H型鋼梁進行試驗，梁高為125mm。對于H形鋼梁的測點布置如圖1所示，測點距離梁的端部為0.1m，在梁的上表面沿軸線方向等間距布置17個測點，測試方向以垂直向上為正。每根鋼梁試驗分兩步：健康結(jié)構(gòu)振動試驗和損傷結(jié)構(gòu)振動試驗。試驗時梁的兩端簡支，支撐點距離梁的兩端距離為0.1m。試驗采用錘擊法進行振動試驗（如圖2所示），利用比利時LMS公司生產(chǎn)的TestLab測試系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集與模態(tài)分析。 圖1 H形鋼梁的測點布置圖 圖2 錘

4、擊法測試系統(tǒng) H形鋼梁的損傷情況如圖3和圖4所示。 圖3 第1根H型鋼梁損傷情況圖 為了驗證結(jié)構(gòu)損傷檢測的柔度差二階差分分子項指標，采用結(jié)構(gòu)振動試驗的方法來進行研究。利用錘擊法分別對兩根鋼梁損傷前后的振動特性進行試驗，獲得了結(jié)構(gòu)損傷前后的頻率和模態(tài)值。測試結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)損傷，對于低階頻率影響非常大，而對于高階頻率影響卻不太大，因此利用結(jié)構(gòu)柔度來進行結(jié)構(gòu)損傷檢測時，只需測量少數(shù)低階振動特性即可。利用結(jié)構(gòu)柔度差的二階差分分子項進行損傷檢測，研究結(jié)果表明，柔度差二階差分分子項損傷指標可以有效地進行結(jié)構(gòu)損傷定位檢測。 利用錘擊法分別對兩根鋼梁損傷前后的振動特性進行測試，結(jié)果如表1和圖5和圖6所示。 表

5、1 兩根梁損傷前后的振動頻率列表（單位：Hz） （a）第一階模態(tài)形狀圖 （b）第二階模態(tài)形狀圖 （c）第三階模態(tài)形狀圖 （d）第四階模態(tài)形狀圖 圖5 第1根H型鋼梁結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)圖（-：健康結(jié)構(gòu)；-：損傷結(jié)構(gòu)） （a）第一階模態(tài)形狀圖 （b）第二階模態(tài)形狀圖 （c）第三階模態(tài)形狀圖 （d）第四階模態(tài)形狀圖 圖6 第2根H型鋼梁結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)圖（-：健康結(jié)構(gòu)；-：損傷結(jié)構(gòu)） 兩根梁的柔度差二階差分分子項損傷指標如圖7和圖8所示，結(jié)果表明，指標所示極大值位置與表1所示損傷位置基本上是相符的，說明柔度差二階差分分子項損傷指標可以有效地進行結(jié)構(gòu)損傷定位檢測。 圖7 第1根H型鋼梁損傷指標圖 圖8 第2根H型鋼梁損傷指標圖 3 結(jié)語 本文利用結(jié)構(gòu)試驗的方法來研究結(jié)構(gòu)柔度差二階差分分子項這一損傷指標的正確性。本文選取兩根鋼梁進行損傷前后振動特性試驗，測試結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)損傷，對于低階頻率影響非常大，而對于高階頻率影響卻不太大，因此結(jié)構(gòu)柔度來進行結(jié)構(gòu)損傷檢測時，只需對少數(shù)低階振動特性進行測試。結(jié)果表明，柔度差二階差分分子項損傷指標可以有效地進行結(jié)構(gòu)損傷定位檢測。 提示:文檔資料收集或整理于