高耸塔架结构竖向主杆失稳损伤诊断的试验研究

摘要

高耸塔架结构是一种常见的高耸钢结构型式，在环境荷载的长期作用下，高耸塔架结构容易发生各类损伤，主要包括法兰联结节点螺栓脱落损伤、节点板焊缝裂纹损伤和结构竖向主杆失稳损伤三类。鉴于前人对高耸塔架结构的竖向主杆失稳损伤提出了相应的诊断方法，对提出的损伤诊断方法进行试验验证是十分必要和有意义的。
　　 本文首先利用有限元分析软件ANSYS进行了高耸塔架结构的有限元建模。根据前人的研究，将竖向主杆失稳损伤等效为主杆单元刚度的折减，从而建立了竖向主杆失稳损伤的等效模型和高耸塔架结构的整体有限元模型。
　　 然后本文进行了竖向主杆失稳损伤两步诊断法的仿真分析。首先，利用损伤前后各节点层的小波包能量曲率变化率来识别竖向主杆发生失稳损伤的大致区域;然后，利用单元模态应变能理论和概率统计结合的方法对发生失稳损伤竖向主杆的具体位置进行定位。仿真分析表明两步诊断法是可行的。
　　 本文最后进行了初始人工激励下高耸塔架结构竖向主杆失稳损伤定位诊断的试验研究。按照上述ANSYS有限元模型设计并加工了一个高耸塔架结构模型，并采用对应方法的进行了试验，结果表明两步诊断法有效可行。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究目的及意义

1．2 国内外有关本课题的研究现状及分析

1．3 本文的主要工作

第2章 钢结构稳定和损伤诊断的基本理论与方法

2．1 引言

2．2 钢结构稳定理论基本概念

2．2．1 稳定问题的类型

2．2．2 稳定问题的计算方法

2．2．3 稳定问题的分析原则

2．3 理想轴心受压构件的弯曲失稳

2．3．1 理想轴心受压构件的弹性弯曲失稳

2．3．2 理想轴心受压构件的弹塑性弯曲失稳

2．4 压弯构件在弯矩作用平面内的弯曲失稳

2．4．1 弹性压弯构件的变形与内力分析

2．4．2 弹塑性压弯构件的变形与内力分析

2．5 结构损伤诊断技术分析

2．5．1 结构损伤诊断的基本问题

2．5．2 结构损伤诊断技术的发展

2．5．3 结构损伤诊断技术的研究现状

2．6 小波分析基本理论

2．6．1 小波变换

2．6．2 多分辨率分析

2．6．3 小波包分析与小波包能量

2．6．4 信号奇异性检测

2．7 模态应变能理论

2．8 本章小结

第3章 具有竖向主杆失稳损伤的高耸塔架结构有限元模型

3．1 引言

3．2 高耸塔架结构整体有限元模型的建立

3．3 本章小结

第4章 高耸塔架结构塔身竖向主杆失稳损伤的仿真分析

4．1 引言

4．2 塔身竖向主杆失稳损伤的定位诊断

4．2．1 高耸塔架结构子区域的划分

4．2．2 两步诊断法的实施

4．2．3 识别主杆损伤子区域

4．2．4 定位具体损伤主杆

4．2．5 数值仿真分析

4．3 本章小结

第5章 高耸塔架结构竖向主杆失稳损伤诊断的试验研究

5．1 引言

5．2 试验概况

5．3 竖向主杆失稳损伤情况模拟与两步法诊断结果

5．3．1 第一步：损伤子区域的初步识别

5．3．2 第二步：具体损伤主杆的定位

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

致谢