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基于模态分析理论的桥梁结构损伤识别研究
| 论文题名： | 基于模态分析理论的桥梁结构损伤识别研究 |
| 关键词： | 损伤识别;模态分析;动荷载;静动力耦合;主导模态 |
| 摘要： | 随着中国交通事业的快速发展,特大型桥梁结构不断涌现,新旧桥梁数量日益增多.为确保人民生命财产安全,快速有效地识别出桥梁结构可能发生损伤的部位和损伤程度,及时掌握桥梁运营下的健康状况,是当前桥梁工程研究的热点问题之一.该文首先阐述了结构损伤识别的现状,并对有关损伤识别的一些方法进行了评价,这些方法包括:固有频率、应变模态、模态置信度判据、柔度矩阵、小波分析、神经网络及遗传算法等.但目前的损伤识别方法普遍存在着错误定位的问题,为解决这一问题,需探究损伤原因.一般来说,结构在使用过程中,不仅受到确定性荷载的作用,同时还会受到不确定性的随机环境因素或动荷载的干扰.在某些特定环境下,动荷载甚至起着主导作用,并有可能导致结构的失稳和破坏.然而,常规静态意义下设计出来的结构在实际应用中表现出较差的动力特性,出乎人们预料的过早失效或破坏.将结构本身的固有特性和外部激励联系在一起,运用实验模态分析技术和结构强度理论,在对外部激励进行谱分析和识别出结构各阶模态参数的基础上,分离出实际工作状态下结构的主导模态,从而将一静动耦合力作用下的空间复杂应力状态问题转化为各阶模态相互作用下的简单应力状态(模态形态下)问题进行结构动强度分析.论文第4章将实验模态分析原理和结构强度理论结合、利用现有理论,将静力问题视为动力问题的特例,将动力问题分解为各阶模态下的静力问题,实现静动力问题的统一.第5章通过数值模拟计算及对一简支梁做实验,比较了在简谐激励力作用下梁上各点的静动耦合应力的大小.得到以下结论:(1)结构的破坏和环境的影响密不可分,外部激励在结构破坏中发挥了重要的作用,应该将结构所受的静力和动力一起考虑;(2)应该建立新的强度设计准则,并以此作为依据,对已知结构的可能损伤位置有预先的范围估计,从而为损伤识别的准确定位提供理论依据. |
| 作者： | 刘利军 |
| 专业： | 工程力学 |
| 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： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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