基于互相关函数的随机激励下输电塔损伤识别

摘要

土木工程中有很多结构在使用过程中会发生不同程度的损伤，存在安全隐患，可能会造成重大工程事故。近年来我国输电线路得到迅速发展，建设输电塔的范围越来越大，输电塔在我们的生活中已随处可见，输电线路是国民经济和社会发展的生命线，保证其健康、安全的服役具有重要的意义。由于环境中各种因素的影响，输电塔结构会出现不同形式，不同程度的损伤，从而降低结构的使用性能，若不及时对输电塔结构进行损伤检测，将有可能导致输电塔结构倾覆倒塌事故的发生，给社会和人民的生命财产造成巨大的损失。因此，人们越来越重视输电塔结构的安全性，如何识别输电塔结构的损伤，已经成为国内外学者研究的一个重要课题，目前，基于结构振动特性的损伤识别技术已经取得了很大的进展。但是由于荷载的随机性、结构测量数据的不完备，导致往往对结构损伤不敏感，不准确。因此，得到可以应用于工程实际并且保证高精度的损伤识别结果的结构损伤识别技术具有极其重要的现实意义。
　　本文首先阐述了结构损伤识别技术，并分析了基于振动的损伤识别方法，着重阐述了互相关函数及互相关函数幅值向量的概念。主要对输电塔结构模型进行了数值模拟，通过降低输电塔结构单元的刚度来模拟结构的损伤，在风荷载作用下运用关于加速度的互相关函数幅值向量的损伤识别方法对输电塔结构进行了损伤识别，主要得出如下结论：⑴所使用的方法是一种基于实测振动响应信号的方法，仅仅需要获得随机激励下结构的时域响应信息，可以应用于环境激励下结构的损伤检测，方法简单更适用于在线对结构进行检测；⑵在一定的随机激励下，结构无损时各相邻测点动力响应的互相关函数幅值向量曲线具有固定的形态，结构发生损伤后，在损伤处幅值向量的曲线会发生突变，因此可以利用这一特性检测结构是否发生损伤；⑶运用加速度响应计算互相关函数幅值向量CorV，同样可以运用速度、位移、应变等响应信号计算CorV；⑷结构损伤前后CorV之间的CVAC较完好结构之间的CVAC有明显的下降，因此可以判定结构是否发生；⑸结构单元发生损伤的程度越大，结构的损伤因子越小。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 结构损伤识别概述

1.2.1结构损伤识别的重要性

1.2.2结构损伤识别的步骤

1.2.3结构损伤识别的方法

1.2.4输电塔的损伤识别方法

1.2.5基于互相关函数的结构损伤识别方法

1.3本文主要的研究内容

第2章 结构随机振动理论

2.1结构随机振动概述

2.2随机过程的概述

2.3随机激励风荷载

2.3.1 脉动风速功率谱

2.3.2 脉动风压功率谱

2.3.3 脉动风的相关性

2.4 谐波叠加法模拟风速时程

2.5 脉动风荷载时程模拟

第3章 互相关函数的概述

3.1互相关函数的基本特性

3.2互相关函数幅值向量概述

3.2.1互相关函数幅值向量的定义

3.2.2构建损伤因子

第4章 基于互相关函数幅值向量的输电塔的损伤识别

4.1 算例模型

4.2 输电塔结构的损伤识别步骤

4.2.1 确定输电塔结构损伤识别的基准值

4.2.2输电塔结构损伤识别的判定

4.2.3 输电塔结构损伤的定位分析

4.2.4 结构损伤程度分析

4.3 算例小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢