建筑结构损伤识别方法的比较与可视化系统开发

摘要

目前在结构损伤识别领域，利用结构静力响应数据的变化或者动力特性的变化进行损伤识别的方法得到了广泛的应用，国内外很多学者在这些方面进行了较为深入的研究工作，得出了不少卓有成效的研究结论。
　　本文主要针对基于结构静力位移响应的损伤识别理论、基于动态频率变化的损伤识别理论、基于模态力余量的损伤识别理论、基于动静数据相结合的损伤识别理论以及基于模态参数灵敏度的损伤识别理论进行了推导和介绍，并且对这些方法的使用范围和识别精度进行了比较，具体内容包括：
　　①推导了基于静力位移响应的结构损伤识别公式，利用该损伤识别公式可根据结构损伤前后在相同静荷载下的静力位移响应的改变来识别结构发生损伤的位置与程度。
　　②推导了基于结构动态频率改变的损伤识别公式，该公式利用结构损伤前后固有频率的改变来进行结构损伤识别。
　　③推导了基于模态力余量的结构损伤识别公式，其理论基础为先构造结构某阶振型的模态力余量，然后将其表示为关于结构损伤系数的方程，通过解该损伤方程识别结构的损伤位置与程度。
　　④介绍了基于模态参数灵敏度的损伤识别方法。
　　⑤在上述理论的基础上提出了基于动静数据相结合的损伤识别方法，基于动静数据相结合的损伤识别方法由于结合了结构的静力响应信息和动态信息，因此更能全面的反应结构的内部信息，可以弥补单独使用静力法或动态法的不足，使损伤识别更为准确，且适应性更为广泛。
　　⑥编制了桁架结构和框架结构的有限元分析程序，静力分析程序和损伤计算程序。用本文提出的各种损伤识别方法对桁架结构和框架结构进行了损伤识别数值模拟研究。通过对比揭示了各种损伤识别方法的准确性和适用性。
　　⑦进行了建筑结构损伤诊断的可视化研究，开发了悬臂梁、简支梁、连续梁、桁架结构、框架结构的损伤识别可视化操作系统，用户可以通过该系统完成结构损伤前后的有限元建模、模态分析和静力分析等，最终应用本文提出的静力法、动态法、动静结合法、模态参数灵敏度法等损伤识别方法对其进行损伤识别。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 损伤的定义及特征[1]

1.3 结构损伤识别的方法

1.4 结构损伤识别目前存在的问题

1.5 本文的主要研究内容

2 损伤识别基本理论

2.1 损伤变量的提出

2.2 基于结构静力响应的损伤识别理论

2.3 基于动态频率改变的损伤识别理论

2.4 基于模态力余量的损伤识别理论

2.5 基于动静数据相结合的损伤识别理论

2.6 基于模态参数灵敏度的损伤识别理论

2.7 本章小结

3 桁架结构损伤识别方法比较

3.1 引言

3.2 桁架结构有限元理论

3.3 平面桁架结构损伤识别数值模拟

3.4 空间桁架结构损伤识别数值模拟

3.5 本章小结

4 框架结构损伤识别方法比较

4.1引言

4.2 框架结构有限元理论

4.3 基于静力响应缩聚的框架结构损伤识别理论

4.4 平面框架结构损伤识别数值模拟

4.5 本章小结

5 结构损伤识别可视化系统的开发与设计

5.1 引言

5.2 软件系统的设计思想和主要任务

5.3 MATLAB简介

5.4 可视化操作系统介绍

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文的研究结论

6.2 有关问题的进一步探讨

致谢

参考文献

附 录