基于转角振型曲率的损伤识别研究

摘要

结构安全性检测的研究与应用已成为结构工程研究的前沿课题之一。一旦结构产生损伤，结构力学性能的降低将引起结构动力特性的变化。因此，结构的损伤可以通过分析结构动力特性的变化来研究。
　　 本文根据振动理论、结构分析的有限单元法理论，通过数值仿真，提出了利用转角振型曲率差法来识别结构的损伤，识别效果比平动位移振型识别损伤的效果更好，精度更高。
　　 首先介绍了结构频响函数理论及实验获取的方法，以及模态分析理论的曲率模态方法；其次对结构有限元分析的基本理论进行了简要阐述，并分析了有限元计算的单元理论，为有限元建模提供理论基础；再次就是在已介绍的理论的基础上，采用有限元方法，通过数值仿真，对不同位置发生损伤的悬臂梁进行分析，利用中心差分法求取振型曲率，用损伤前后同一位置的振型曲率变化来作为结构损伤的识别指标对结构损伤情况进行识别研究，分析了影响损伤识别效果的许多因素，特别对平动位移振型参数与转角位移振型参数的识别情况进行了对照，损伤识别结果表明：利用角度位移振型比平动位移振型识别损伤的效果更好，精度更高；最后，对于实验过程中碰到的转角测量问题进行了简单的介绍。