基于工作模态参数的船用龙门起重机损伤诊断研究

摘要

随着现代技术的飞速发展，现有的工程结构越来越复杂，对于结构的工况分析和结构损伤诊断问题研究显得非常迫切与重要。目前结构损伤诊断问题已经广泛应用于建筑、机械、航空、土木等工程领域。在研究理论的基础上，国内外学者更注重于将理论应用于工程实际，即研究结构在工作状态下，如何得到其结构的损伤情况，并采取相应的应对措施。 本文就是在研究基于工作模态参数的参数识别基础上，完成了结构损伤诊断问题分析，建立一套可以应用到结构在线诊断和分析的理论体系。在此理论研究的基础上，将应用结构从土木和建筑行业拓展到机械行业，对船用龙门起重机的工作状态进行了分析，并针对起重机的主要承受工作载荷的主梁结构完成了结构损伤诊断研究，在特定的随机工况下，得出了主梁的损伤位置，并对损伤程度进行了判断。最后，以VB软件为平台，应用三维建模软件UG、数学分析软件MATLAB、有限元分析软件ANSYS等建立了基于工作模态参数的结构损伤诊断原型系统。 本文主要完成了以下几个方面的研究： （1）简要阐述了结构模态分析理论，并分别从结构承受简谐载荷和随机载荷两个方面具体分析了结构模态参数识别的方法；针对具体的承受随机风载荷的桁架结构进行了具体实例分析，对用ITD方法得出的模态参数和有限元软件得出的参数进行对比分析，验证了上述应用于随机载荷的模态参数识别方法是可行的。 （2）系统地分析了结构损伤指标法，并针对结构承受随机载荷的特性，提出了利用结构模型修正方法进行结构损伤诊断；重点研究讨论人工智能方法BP神经网络法和遗传算法在损伤诊断中的应用。 （3）详细分析了结构模态参数、振动响应与损伤的关系，并对具体的模态参数进行了损伤敏感性分析，提出了适用于结构随机载荷工况的随机振动位移方差模型修正损伤诊断方法。 （4）针对具体的实例船用龙门起重机，在完成了其工况分析，载荷组合理论的基础上，分别利用三维软件建模和参数化建模两种方式完成了船用起重机的模型建立，并利用模态参数损伤理论完成了主梁的损伤诊断研究。 （5）以模态参数损伤诊断流程为导向，开发了基于模态参数结构损伤诊断原型系统（SMDD），并应用于船用龙门起重机主梁的结构损伤诊断。

目录

文摘

英文文摘

第1章　 绪论

第2章　 结构工作模态参数识别方法

第3章　 结构损伤诊断方法

第4章　 基于工作模态参数的结构损伤诊断

第5章　 基于工作模态的船用龙门起重机结构损伤诊断

第6章　 基于模态参数的结构损伤诊断原型系统开发与应用

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢