原文传递
梁结构裂缝损伤模式识别方法研究
| 论文题名： | 梁结构裂缝损伤模式识别方法研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;裂缝损伤;模式识别;参数修正 |
| 摘要： | 桥梁结构在服役过程中，由于所处的环境复杂多变，将不可避免的出现各种损伤，轻者会影响桥梁的正常使用，重者将直接导致重大安全事故的发生，给人民的生命安全和国家的经济发展带来巨大的损失。因此，对结构损伤识别进行研究并开发一系列损伤识别方法具有非常重要的意义。本文以悬臂梁和简支梁结构为研究对象，以结构有限元模型修正方法和固有频率为基础，结合模式识别技术，提出了一种梁结构裂缝损伤模式识别方法，主要研究内容如下： 首先对有限元模型修正的基本原理和分类方法进行了全面阐述，并对以设计参数灵敏度分析为基础的模型修正方法进行了深入研究，建立了具体的修正过程：先确定待修正参数的灵敏度顺序，再按照灵敏度顺序对相应的参数进行迭代修正，直到得到能够反应结构实际静动力学特性的有限元模型。以一悬臂梁结构为数值模拟对象，验证了该方法的可靠性。 然后对模式识别进行了详细介绍，并推导了梁结构刚度变化以及质量变化与固有频率的关系，其结果表明：当梁结构刚度改变时固有频率相对改变量与刚度改变处曲率模态二次方成正比；当梁结构局部质量改变时固有频率相对改变量与质量改变处位移模态的二次方成正比。而结构发生损伤时，其质量一般不变而刚度发生改变，以结构损伤前后固有频率相对改变量与刚度改变以及曲率模态之间的关系作为损伤识别的理论基础。 最后将模式识别技术运用到结构损伤识别中去，利用损伤前后固有频率相对改变量之比作为特征值，构造单裂缝损伤特征向量与模式向量，并选取欧氏距离函数作为分类器将损伤特征向量归到模式向量的某一类中去，成功对梁结构单裂缝损伤进行了识别。在此基础上，根据结构多个裂缝损伤时其固有频率相对改变量是单个裂缝累积的和，分别构建梁结构多裂缝损伤特征向量与多裂缝损伤模式向量，采用欧式距离函数以及MATLAB程序中的最小二乘法循环计算出所有多损伤类别中的最小距离，当两者距离最小时，根据相似性判别准则，可归到多损伤类别中的某一类中去，进而将多裂缝损伤中单个裂缝的损伤位置与损伤程度分离。以上梁结构裂缝损伤识别方法均通过数值模拟与裂缝损伤试验进行了有效验证。 |
| 作者： | 张斌 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 张开银 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
