基于模糊运算的结构损伤识别方法研究

摘要

工程结构在其使用寿命期间，结构会因为内部或外部原因产生一定的损伤。对于工程结构，我们可以利用结构的损伤识别对它进行检测，及时发现损伤的部位和损伤程度，以便采用适当的措施予以修复、加固，防止损伤的积累和加剧。随着科学技术的进步，人类改造自然的规模不断加大，现代工程结构也向着综合化、复杂化的方向发展，那么及时发现并正确评估结构在使用寿命期间存在的损伤，对于预防事故的发生有着极其重要的现实意义。
　　 运用结构动态特性来判断结构损伤现已非常大范围的应用到每个领域，该类方法的最根本的指导思想是寻找与结构损伤相关的结构动态特性参数。本文通过导入模糊数学的相关理论对结构损伤识别问题关于判断位置和损伤程度的方法进行了研究，主要研究工作如下:
　　 首先阐述了本文研究的背景及意义，又对工程结构损伤识别方法的研究现状进行总结，认识到观测自由度的不完整，以及观测数据的误差是影响结构损伤识别发展与应用的主要原因，指出在不完整参数及参数测试误差的基础上进行结构的损伤识别方法研究是土木工程结构识别的发展方向，确定了本文研究的总体思路。
　　 在简支梁仿真模型的基础上提出了一种基于模糊运算的识别方法，该方法仅需要测得结构损伤前后的前几阶固有频率，及无损状态下的结构振型，就可以简单有效的确定结构损伤位置，从根本上避免了繁杂的工程检测过程，又通过数据拟合的办法得出计算损伤程度的经验公式，从而增强了方法的精确性、有效性和实用性。
　　 利用该文章所研究的新方法对简支梁的单个损伤位置和多个损伤位置进行了matlab仿真验证，结果表明，该方法是简便有效的。
　　 利用某一大桥加固前后的实测数据，通过数据变换及分析处理近似得出结构损伤前后的频率，利用该算法来判定损伤位置，然后与实际损伤位置进行比较，验证上述损伤定位算法用于实际结构损伤检测的可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 损伤及产生的原因与危害

1．1．2 土木工程损伤识别的发展

1．1．3 研究损伤识别的意义

1．2 基于动力特性的结构损伤识别的研究现状

1．2．1 结构动力损伤识别机理

1．2．2 结构损伤识别参数

1．2．3 结构损伤识别算法

1．3 本文的主要研究工作

2 模糊理论及应用

2．1 模糊概念与模糊集合

2．1．1 模糊概念

2．1．2 模糊集合

2．2 隶属度

2．2．1 隶属度的客观存在性

2．2．2 隶属函数的确定方法

2．3 模糊度量与模糊识别

2．3．1 模糊度量

2．3．2 模糊识别

3 基于模糊运算的结构损伤识别方法

3．1 方法的基础

3．2 模糊的运用

3．3 损伤识别因子的选择

3．4 方法的仿真验证与分析

3．4．1 损伤位置的识别验证

3．4．2 损伤程度的识别分析

3．5 方法步骤

3．6 其他形式梁的方法应用

4 结构损伤识别检测与试验验证

4．1 结构损伤检测方法概述

4．1．1 结构局部损伤检测方法

4．1．2 结构全局损伤检测方法

4．2 结构动力特性的测试方法

4．2．1 自由振动法

4．2．2 共振法

4．2．3 脉动法

4．3 试验验证

4．3．1 引言

4．3．2 试验方案

4．3．3 试验的基本过程

4．3．4 数据采集与分析

4．3．5 试验模态分析结果

4．3．6 损伤识别方法的论证

5 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录A