基于自振频率的梁损伤定位动力检测理论与试验研究

摘要

本文首先回顾和总结了工程结构动力检测的基本理论、研究状况和现有的动力检测方法，通过对比各种方法的优劣，指出利用结构损伤前后自振频率变化识别结构损伤的可行性及其优点。其次，对结构局部振动中梁的自振频率特性进行了研究，探讨了边界条件对梁的自振频率的影响。随后，通过对三种边界条件的梁模型损伤前后自振频率的分析，结合梁损伤定位识别的原理，分别建立了简支梁、固接梁和弹性约束边界梁损伤定位通用频率指纹库，并通过数值算例验证了该指纹库用于梁损伤定位的有效性和通用性。最后，设计和制作了四根钢梁模型，在这四个模型上面制造损伤，通过模态测试分析技术获得模型损伤前后的前5阶频率，结合本文建立的梁损伤定位通用频率指纹库，成功地识别出了损伤的位置，验证了本文提出的梁损伤定位通用频率指纹库用于梁损伤定位的有效性和实用性。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2梁损伤定位研究现状和发展趋势

1.2.1基于固有频率的损伤指纹

1.2.2基于振型的损伤指纹

1.2.3基于应变模态的损伤指纹

1.2.4基于模态应变能的损伤指纹

1.2.5基于MAC、COMAC的损伤指纹

1.2.6系统识别与模型修正法、神经网络法

1.3目前存在的问题及本文的研究内容

1.3.1目前存在的问题

1.3.2本文的研究内容

第2章结构局部振动中梁的固有频率

2.1结构振动的基本类型[1]

2.2梁的振动方程[1]

2.2.1梁的弯曲振动(欧拉梁，不考虑剪切影响)

2.2.2两端弹性转动约束TIMOSHENKO梁的固有频率

第3章简支梁损伤定位的基本原理及方法

3.1基于自振频率的梁损伤定位理论

3.1.1一般结构的损伤定位理论[3]

3.1.2多自由度结构的损伤定位理论[3]

3.2简支梁损伤定位频率指纹库的建立

3.2.1简支梁损伤模型

3.2.2简支梁损伤定位指纹库的建立

3.2.3损伤定位指纹与损伤程度相关性分析

3.3简支梁损伤定位指纹库的应用

3.4本章结论

第4章固接梁损伤定位的基本原理及方法

4.1固接梁损伤定位频率指纹库的建立

4.1.1固接梁损伤模型

4.1.2固接梁损伤定位指纹库的建立

4.2固接梁损伤定位频率指纹库的应用

4.3本章结论

第5章弹性约束边界梁损伤定位的方法

5.1边界条件对梁自振频率的影响

5.2边界条件对梁损伤定位动力指纹的影响

5.3弹性约束边界梁损伤定位通用频率指纹库的建立

5.4弹性约束转动刚度的识别

5.4.1解析法

5.4.2优化法

5.5弹性约束边界梁损伤定位的步骤

5.6弹性约束边界梁损伤定位频率指纹库的应用

5.6.1梁一验证

5.6.2梁二验证

5.7本章结论

第6章试验验证

6.1脉冲锤击法时域模态识别理论[1]

6.1.1力锤特性及其对响应的影响[34]～[38]

6.1.2提高响应估计精度的措施

6.2试验模型

6.2.1未制造损伤的钢梁

6.2.2制造损伤后的钢梁

6.3测试过程简述

6.4测试结果及分析

6.5利用频率指纹库识别损伤位置

6.5.1 B1和B2损伤位置识别结果

6.5.2 B3和B4损伤位置识别结果

6.6本章结论

第7章结论与展望

7.1本文的主要工作及结论

7.2展望

参考文献

致谢

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果