基于响应灵敏度分析的连续系统损伤检测方法研究

摘要

结构损伤检测是工程力学的研究热点之一。基于振动的结构损伤检测方法具有非破坏性、方便、快速等优点，因而具有广阔的工程应用前景。理论上讲，由于损伤的产生，结构刚度和承载能力将会有所下降，结构的模态参数也将随之而改变，因此可通过研究结构的振动特性来检测其是否发生损伤，并确定损伤的位置和程度。 基于结构振动响应和系统动态特性参数的结构损伤检测方法经过近几十年的发展，已取得了一批研究成果。常用的基于振动的结构损伤检测方法主要包括：基于模态频率和振型方法、基于柔度的方法、基于曲率的方法、基于应变模态的方法、基于模态应变能的方法、基于结构有限元模型修正的方法等。近年来，计算数学和计算机的快速发展，为结构损伤检测提供了新方法，如基于神经网络的检测方法、基于模糊逻辑和遗传算法的方法以及基于小波变换的方法等。 本论文对弦系统、杆系统和梁系统等连续系统的损伤检测进行了系统研究，提出了通用的损伤检测方法。该方法以时域响应灵敏度分析为基础，采用有限元模型修正进行损伤检测。本论文所提方法能有效处理具有近频和重频的耦合弦系统、杆系统和梁系统的损伤检测问题。数值算例表明，本论文的方法能够成功检测上述各类系统的多个局部损伤，而且所提方法具有所需测点数目少、对测量噪声不敏感、计算量小、检测精度高等特点，具有广阔的工程应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1选题意义

1.2损伤检测的研究概况

1.3损伤检测方法

1.4本论文的研究内容

第2章 基于振动响应的弦结构损伤检测

2.1有限元运动方程

2.2Newmark直接积分法

2.3振动响应对损伤参数的灵敏度

2.4损伤参数的识别

2.5损伤参数的识别的迭代算法

2.6数值算例

2.7本章小结

第3章 基于振动响应的耦合弦系统损伤检测

3.1系统的运动方程

3.2动力响应对损伤参数的灵敏度

3.3损伤参数的识别

3.4数值算例

3.5本章小结

第4章 基于振动响应的杆结构损伤检测

4.1有限元运动方程

4.2系统的强迫振动响应

4.3振动响应对损伤参数的灵敏度

4.4损伤参数的识别

4.5损伤检测的迭代算法

4.6数值算例

第5章 基于振动响应的耦合杆系统损伤检测

5.1有限元运动方程

5.2振动响应对损伤参数的灵敏度

5.3损伤参数的识别

5.4数值算例

5.5本章小结

第6章 基于时域响应的强耦合梁损伤检测

6.1系统的有限元运动方程

6.2系统参数的识别

6.3数值算例

6.4本章小结

第7章 基于移动荷载响应的多跨连续梁损伤检测

7.1连续梁系统的有限元模型

7.2动态响应对系统参数的灵敏度

7.3系统参数的识别

7.4数值算例

7.5本章小结

第8章 移动车载作用下的非等截面连续梁损伤检测

8.1车-梁耦合系统的运动方程

8.2响应对损伤参数灵敏度及系统参数的识别

8.3数值算例

第9章 总结和展望

9.1论文总结

9.2展望

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文情况

致 谢