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橋梁健康診斷的子結(jié)構(gòu)剛度修正法研究

時(shí)間:2010-05-23 21:48來(lái)源: 作者:孫志星   點(diǎn)擊:
橋梁健康診斷 損傷識(shí)別 子結(jié)構(gòu)剛度修正 模態(tài)擴(kuò)階 模態(tài)減縮 統(tǒng)計(jì)方法
  【摘要】:隨著現(xiàn)代交通事業(yè)的飛速發(fā)展,特大型橋梁結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn),橋梁數(shù)量日益增多。為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性并滿足使用要求,快速有效地發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷,及時(shí)掌握運(yùn)營(yíng)橋梁的健康狀況,已經(jīng)成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。 本文首先針對(duì)當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)損傷研究這一熱點(diǎn)問(wèn)題,進(jìn)一步明確了橋梁健康診斷的內(nèi)涵,其內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)損傷分析與估計(jì)、損傷評(píng)價(jià)與決策這兩方面。系統(tǒng)闡述了當(dāng)前結(jié)構(gòu)健康診斷的中心環(huán)節(jié)——結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的各種方法研究現(xiàn)狀,并根據(jù)其中存在的主要問(wèn)題展望了這一領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)。 對(duì)子結(jié)構(gòu)剛度修正的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法,用一簡(jiǎn)支梁算例驗(yàn)證其理論上的可行性; 為解決損傷識(shí)別過(guò)程中理論自由度與實(shí)測(cè)自由度匹配問(wèn)題,本文討論了模態(tài)擴(kuò)階和模態(tài)減縮這兩類方法; 并對(duì)實(shí)際測(cè)量中噪聲問(wèn)題作了探討。 由于各種模態(tài)擴(kuò)階方法依賴于分析結(jié)構(gòu)的剛度及質(zhì)量精確度,因此對(duì)受損結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)階時(shí),就不可避免地引入誤差,從而導(dǎo)致識(shí)別結(jié)果的失敗; 用模態(tài)減縮法實(shí)現(xiàn)自由度匹配,能夠準(zhǔn)確識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷位置及程度,但這需要以增加測(cè)點(diǎn)為代價(jià),同時(shí)還要使用迭代算法。 在單樣本確定性方法識(shí)別損傷時(shí),測(cè)量噪聲影響很大,且無(wú)法消除。由于橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠提供連續(xù)穩(wěn)定測(cè)試數(shù)據(jù),因此文章使用統(tǒng)計(jì)平均方法來(lái)消除振型測(cè)量噪聲的干擾。 【關(guān)鍵詞】:橋梁健康診斷 損傷識(shí)別 子結(jié)構(gòu)剛度修正 模態(tài)擴(kuò)階 模態(tài)減縮 統(tǒng)計(jì)方法
【學(xué)位授予單位】:石家莊鐵道學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2005
【分類號(hào)】:U446.2
【DOI】:CNKI:CDMD:2.2006.048263
【目錄】:
  • 第一章 緒論8-17
  • 1.1 概述8-9
  • 1.2 橋梁健康診斷9-10
  • 1.3 研究發(fā)展現(xiàn)狀10-15
  • 1.3.1 動(dòng)力指紋法11-12
  • 1.3.2 模型修正法12-13
  • 1.3.3 其它結(jié)構(gòu)損傷診斷方法13-15
  • 1.4 橋梁健康診斷存在的主要問(wèn)題及未來(lái)研究方向15-16
  • 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容16-17
  • 第二章 橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別有限元模型的建立及損傷識(shí)別過(guò)程17-31
  • 2.1 橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別有限元模型的建立17-24
  • 2.1.1 ANSYS 理論基礎(chǔ)及分析思路17-18
  • 2.1.2 ANSYS 分析流程18-19
  • 2.1.3 橋梁結(jié)構(gòu)損傷有限元模型建立應(yīng)注意的問(wèn)題19-21
  • 2.1.4 ANSYS 中桿單元簡(jiǎn)介21
  • 2.1.5 ANSYS 中梁?jiǎn)卧?jiǎn)介21-22
  • 2.1.6 ANSYS 中殼單元簡(jiǎn)介22-23
  • 2.1.7 ANSYS 中超單元(子結(jié)構(gòu))及其使用流程23-24
  • 2.2 識(shí)別過(guò)程24-29
  • 2.2.1 識(shí)別基本思路24-25
  • 2.2.2 系統(tǒng)響應(yīng)測(cè)試——環(huán)境隨機(jī)激振法25-26
  • 2.2.3 模態(tài)選取26-27
  • 2.2.4 理論模型模態(tài)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)模態(tài)數(shù)據(jù)的匹配27
  • 2.2.5 測(cè)量噪聲的解決27-28
  • 2.2.6 算法的實(shí)現(xiàn)28
  • 2.2.7 具體識(shí)別的兩種情況28-29
  • 2.3 小結(jié)29-31
  • 第三章 基于子結(jié)構(gòu)剛度修正的損傷識(shí)別31-49
  • 3.1 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般理論31-34
  • 3.1.1 多自由度線性系統(tǒng)振動(dòng)的理論基礎(chǔ)31-33
  • 3.1.2 低階模態(tài)求解理論33-34
  • 3.2 子結(jié)構(gòu)剛度修正識(shí)別理論34-37
  • 3.3 此方法識(shí)別應(yīng)用中的相關(guān)問(wèn)題37-48
  • 3.3.1 對(duì)實(shí)測(cè)模態(tài)進(jìn)行質(zhì)量規(guī)一化37-38
  • 3.3.2 測(cè)量模態(tài)選取準(zhǔn)則38-39
  • 3.3.3 理論模型自由度和實(shí)測(cè)數(shù)值的匹配39-48
  • 3.3.4 噪聲48
  • 3.4 小結(jié)48-49
  • 第四章 識(shí)別算法的應(yīng)用實(shí)例49-72
  • 4.1 簡(jiǎn)支梁損傷識(shí)別49-66
  • 4.1.1 模型概況49
  • 4.1.2 子結(jié)構(gòu)剛度修正的理論識(shí)別49-56
  • 4.1.3 模態(tài)擴(kuò)階識(shí)別56-60
  • 4.1.4 模態(tài)減縮識(shí)別60-62
  • 4.1.5 有測(cè)量噪聲識(shí)別62-66
  • 4.2 平面桁架損傷識(shí)別66-69
  • 4.2.1 模型概況及結(jié)構(gòu)劃分66-67
  • 4.2.2 損傷模擬識(shí)別67-69
  • 4.3 小結(jié)69-72
  • 第五章 結(jié)論與建議72-74
  • 5.1 結(jié)論72-73
  • 5.2 建議73-74
  • 參考文獻(xiàn)74-78
  • 致謝78-79
  • 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79
  • 個(gè)人簡(jiǎn)歷79
  • 已發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79
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