复合材料结构概率损伤容限设计方法研究 1. 研究背景 现阶段在复合材料结构的损伤容限设计方法中，所考虑的主要物理量是按确定量来处理的而忽略了它们的随机性，即确定性方法。例如，复合材料结构在制造或使用期间常常会产生损伤，为了使设计的结构在经受这样的损伤之后仍能安全使用，在实践中一般的做法是限制复合材料结构中的许用应力。典型的做法是，将复合材料结构设计成经得起下述最苛刻的二个条件中的任何一个：（1）极限载荷下任何位置的6.3 mm的开孔；（2）规定尺寸的物体冲击表面时引起的损伤（代表目视勉强可见的冲击损伤威胁）。两个准则都假设在构件的寿命期内存在缺陷。很显然，这些准则降低了复合材料的许用强度。确定性方法规定一个安全系数以覆盖未知量而导致保守的设计，传统上安全系数一般取为1.5。 实际上，飞机结构的安全性要受到很多因素的影响，其中一些主要影响因素还具有明显的、不可忽视的随机特性。因此用统计模式来表征部件尺寸、环境因子、材料特性和外载荷等设计变量更为符合实际情况。确定性方法是找出并定义在设计中要满足的一个最严重情况或极值，而概率设计方法则在设计中利用统计学特征并试图提供一个期望的可靠度。概率方法依赖于一个变量的统计特征来确定它的大小和频率，较确定性方法更为合理。 当前军用和民用飞机的结构设计除满足强度和刚度要求外，已广泛采用耐久性/损伤容限设计思想。其中，损伤容限设计思想是在“破损安全”概念的基础上演变而来的，主要基于如下考虑，即结构带损伤使用是难以避免的事情。损伤容限设计思想要求含损伤结构在损伤被检出之前要保持足够的剩余强度。损伤容限设计是依靠结构对损伤容忍能力和规定的无损检测的有效性来保证安全的。目前的损伤容限设计方法属于确定性设计方法。因此，进一步的设计思想是发展一种能综合考虑各种主要因素的影响及其随机性的设计方法，即复合材料结构可靠性分析与设计方法。 2. 复合材料结构概率损伤容限设计涉及的损伤表征问题研究 2.1 损伤类型及其相应的损伤信息数据库 在复合材料材料结构损伤容限设计中的初始缺陷主要包括制造加工缺陷与使用（服役）缺陷两大类。按照损伤类型又可以分为（1）脱胶分层，（2）孔隙率，（3）开孔，（4）冲击损伤等等。 国外的研究表明，对复合材料结构可靠性进行评估而言，能够利用的有关损伤的定量信息很少。因此建立损伤数据库是实现复合材料结构概率损伤容限设计方法的最基础的工作。 进行复合材料结构概率损伤容限设计与评估需要的损伤信息包括损伤类型、导致损伤的
收稿日期:2002-05-30 *基金项目:广东省自然科学基金资助项目(000387) 作者简介:韩大建(1940-),女,教授,博士生导师,主要从事结构工程方面的研究.文章编号:1000-565X(2003)01-0091-06 基于振动的结构损伤识别方法的近期研究进展* 韩大建王文东 (华南理工大学建筑学院,广东广州510640) 摘要:基于振动的损伤识别方法是少有的几种全局损伤检测方法之一.文中介绍了该方法的现状及发展,对有关方法进行了总结和评述,同时指出了基于振动的损伤识别方法还需要进一步解决的问题. 关键词:损伤检测;健康监测;振动特性 中图分类号:TU311文献标识码:A 近几十年来,结构的健康监测越来越受到人们的重视.早期的研究主要集中在航空航天器方面,这主要是为了降低人的生命危险.随着大量基础设施使用时间的增长,许多土木结构进入了老化阶段,土木工程结构健康监测问题变得越来越重要.与结构造价及通过早期发现结构损伤所节约的维修费用相比,健康监测技术应用和研究所投入的费用实在是微不足道. 到目前为止,桥梁的长期检查主要还是定期的人工检测[1].但定期人工检测的局限性比较多:(1)不能及时发现间隔期内的损伤,如在美国的姥岛大桥上,一个工程师推测该桥的主要裂纹在被发现以前已经发展了3天,又如铁岭的青洋河大桥主梁翼板的断裂[2];(2)结构的一些部位人难以到达;(3)工作量大、费用高.要实现连续监测,不破坏结构的性能和整体性是最基本的要求,无损检测(NDE)技术是结构健康监测系统的根本检测方法.传统的NDE方法是可视化或者局部化的试验方法,例如声波或超声波方法、磁场方法、雷达成像、涡流及温度场等方法,所有这些方法都要求事先知道损伤的近似位置以及损伤的结构可以接近[3].由于这些限制,上述的试验方法只能检测结构表面或附近的损伤.能够应用到复杂结构的定量的整体检测方法已成为迫切的要求,这导致基于结构振动的损伤识别方法的发展. 基于结构振动的损伤识别方法通常称为损伤识别(Dam age Identif ica tio n),其基本原理是结构模态参数(固有频率、模态振型等)是结构物理特性(质量、阻尼和刚度)的函数,因而物理特性的改变会引起系统动力响应的改变.这种损伤探测方法属于结构整体检测范畴,已经被广泛应用在航空、航天以及精密机械结构等方面.除了整体检测的优点外,对于石油平台、大型桥梁等大型土木工程结构,可以利用环境激励引起的结构振动来对结构进行检测,从而实现实时监测,这是很吸引人的.但是对于大型土木结构,该方法目前还存在一定的困难.进入实际应用还有很多研究工作要做,主要体现在:(1)土木结构较多的不确定因素、复杂的工作环境以及大型性导致结构的动力特性测量精度低,损伤识别困难;(2)目前该方法对结构损伤的识别灵敏度过低,与早期发现损伤这一目标差距较大;(3)有关方法往往要求提供结构早期信息.基于振动的损伤识别方法是一种有着良好前景而又远未成熟的方法,必须进行更深入的研究. 1损伤识别方法 基于振动的损伤识别方法按照所利用的特征量是否使用结构模型,可分为以下两类: (1)无模型识别方法(No n_mo de lBasedM e_ 华南理工大学学报(自然科学版) 第31卷第1期Jo urnal of So uth C hina Univ ersity o f Techno logy V o l.31N o.1 2003年1月(Natur al Scie nce Editio n)January2003
耐久性和损伤容限分析软件MSC.Fatigue介绍 耐久性和损伤容限分析软件MSC.Fatigue介绍 在操作中失败的机械系统引起包括在其中的各个部件的严重问题。制造商面临高额的保证花费和负担，而更重要的是操纵有缺陷的小汽车、卡车、飞行器或机械设备的人的安全性可能是冒险的。为减少产品可能过早疲劳破坏或预料不到破坏的这些风险，制造商可能： -使用更高的安全系数保守设计部件，结果是增加了重量和费用。 -依赖于繁重的物理疲劳试验，预测疲劳情况和寿命期望。这将导致费用增加和推向市场的时间加长。同时也限制了能进行试验工况数量和操作环境。 作为用户“产品虚拟开发（VPD）”过程的一个关键环节，MSC.Fatigue可以帮助用户快速而准确地预测产品在任何与时间相关和频率相关的载荷工况作用下的寿命，并优化产品的重量和形状。 MSC.Fatigue产品家族软件提供了可以由用户根据需求而定一系列集成的产品： 核心产品：例如：Basic, Pre&Post, Strain Gauge, and Utilities。提供建模、测试、功能、评估和从耐久性观点对产品性能的提高等基本的功能。 可选产品：例如Fracture, Multiaxial,和Vibration ，扩展核心产品的能力。 工业领域专业产品：例如Spot Weld和 Wheels。为特定的工业或应用领域提供的疲劳计算。 MSC.Fatigue是MSC与MSC在疲劳和耐久性分析领域的合作伙伴nCode合作开发的。我们推荐MSC.Patran 作为MSC.Fatigue分析的前后处理软件工具。可以从其它MSC的软件产品中获得MSC.Fatigue需要的几何和有限元结果，例如MSC.Nastran, MSC.Marc和MSC.Dytran。载荷工况可以从MSC.ADAMS或物理试验中获得。需要的材料信息可以从MSC.Fatigue的标准库中获得，从MSC.EnterpriseMvision材料数据库中获得，或者由用户自己提供。 获益: -通过识别需要时间处理的部件的薄弱环节，加速创新。 -所有的可能的载荷工况情况下，对产品进行虚拟试验，增加产品最终设计时的信心。 -使新设计快速走向市场，避免沉长的物理上“装与拆”的循环，而它需要数周或数月才能充分地达到正常的循环寿命时间。 -最大限度地减少产之间品数据传递的时间，而此产品与MSC公司的其它仿真工具有很好的集成。最大限度地减少部件保守设计而节省费用。 -通过将此产品作为MSC校园Licensing系统的一部分，节省在仿真技术方面的投资。 应用: -承受低循环或随机振动载荷的飞行器。 -汽车悬架系统和刹车系统。 -非高速路行驶的车辆，具有相对粗糙的操作环境。 -发动机噪声，风力涡轮机和有随机振动的海洋钻井平台。
浅析桥梁结构损伤检测方法 摘要：对桥梁检测方法和技术方面进行了论述，以上塘路高架桥工程健康检测为背景，通过对既有结构状态和检测结果的分析，对未来桥梁检测提出几点建议，为桥梁的优先加固提供了依据。 关键词：桥梁检测；结构状态；优先加固 abstract: the testing methods and technology bridges are discussed in this paper, the above pond road viaduct project health detection as the background, through both structure of state and the analysis of test results, for bridge test future put forward several proposals, the priority for the bridge reinforcement to provide the basis. keywords: bridge detection; structure state; priority reinforcement 中图分类号： k928 文献标识码： a 文章编号： 0 引言 桥梁是联系城市和地区的纽带与喉咙，直接左右着公路的生命，因此，必须确保其工程质量，始终使其处于良好的工作状态。这么众多的桥梁，在主体结构建成后有无隐患？在通车运行前桥梁的状态如何？在运行中的状态如何？有没有运行隐患？如果有，是否严重到影响桥梁使用？应当重点防护或修复的部位在那里？已经使用多年的桥梁还有多少年限，由于种种原因需要立即知道桥梁当前的状态是否还适宜通行使用？能否通过重载车辆、或超过
建筑工程结构的损伤检测技术 摘要：建筑工程结构会受到来自各种因素、不同环境的影响，例如使用过度、年久失修、环境破坏、人为损害等，无论多么优越的建筑工程结构都会因为自身缺陷及损伤的加深而不能有效发挥其效果，因此检测建筑工程结构可十分精准地检测出缺陷位置与损伤程度，可谓具有十分重要的现实意义。 关键词：建筑工程；结构损伤；检测技术 1 损伤检测技术的应用 建筑工程结构损伤检测借助科技发展之力已完成了由最传统、最原始的专家检验一家之言向较科学、较规范的仪器检测先进之法的过渡，而且评定既有结构物的可靠性从某种程度上说对科学仪器的依赖性也是只增不减。关于建筑工程结构损伤检测的研究工作从时间跨度上分有探索阶段、发展阶段和完善阶段：1940～1950年是采用目测法、凭经验判断的探索阶段，主要研究结构缺陷为什么会产生及如何修补；1960～1970年是引入多种检测及评价方法的发展阶段，主要研究建筑物的检测与评估方法；1980年之后是一系列的规范、标准都已制定的完善阶段，此阶段强调建筑物的综合评价并应用到实际检测的工作中去。 2 传统的损伤检测技术 对建筑工程结构进行损伤检测最常用的即是简便易行的目测法，目测法作为人工检测方法之一仅仅适用于结构规模小、复杂程度低的结构检测，结构规模与复杂程度一旦增加，应用该法的检测效率则会大打折扣，同时还会因部分构件材料老化、检测区域肉眼所不能及等原因导致检测工作费时费力、检测结果也不准确。 无损检测法是结构局部损伤检测方法的一种，仅仅适用于结构损伤区域已知的环境。应用无损检测技术还需要配备专业的测试设备与检测人员，无损检测的工作量大、强度高，还存在一定缺陷，即特殊部位很难检测得到，而且在线监测与整体损伤检测实现起来也有一定的难度。 局部检测法同样存在诸多局限且应用环境要求较高。例如，要预先知道建筑工程结构缺陷的大概位置并确定结构缺陷之间是否接近，对于部分难以到达的结构缺陷及结构规模较大、复杂程度较高的结构损伤检测，此法则毫无作用；局部检测法需要人工定期进行检测，所以检测期间部分结构的功能会停工或禁用，这势必会影响经济增长；此外，如果间隔期内的损伤不能被及时发现，则会“牵一发而动全身”，结构实时在线的连续监测便无从谈起。 传统的目测法和无损检测法都是针对结构局部而言，因此对结构整体性能参数的变化很难做到有效预测，实时、在线的健康监测和损伤检测都难以实现。建筑工程结构一旦出现损伤，就会影响结构性能参数，此种影响若能被检测并归类，
基于动力的结构损伤识别方法研究综述 摘要：结构损伤识别问题是桥梁健康监测的基础和重要组成部分，其对于桥梁结构的安全性和可靠性具有重要的影响，在众多的结构损伤识别方法中，基于动力的结构损伤识别方法凭借其一系列独特的优点成为当前国内外研究和发展的热点。该研究能适合工程实际应用，并且损伤识别结果可靠准确，该方法具有十分重要的现实意义。本文介绍了国内外近年来较为成熟的结构损伤动力特性识别方法。 关键词：损伤识别；健康检测；动力特性 Research on Structural Damage Identification Based on Dynamic Abstract：Structural damage identification is the basis and important part of bridge health monitoring, and it has an important influence on security and reliability of the bridge.Among the numerous methods of structural damage identification,the structural damage identification method based on dynamic with its unique advantage is becoming a hot spot of current research and development at home and abroad.This study can be suitable for engineering application,and the damage identification result is reliable and accurate,the method has very important practical significance.Some mature methods of structural damage identification based on the dynamic characteristics at home and abroad in recent years were introduced in this paper. Key words：Damage identification;Health detection;The dynamic characteristics 0 引言 结构损伤识别不仅仅是单纯意义上的对损伤的诊断和修复，它更积极的意义 在于使人们重新认识结构的特征，并指导设计人员对以后的类似结构进行修改和 重新设计。在工程上，大部分结构损伤的产生都是由于长期外界因素的作用而累 积形成的疲劳失效。损伤的位置可能是受影响最剧烈的位置，可能是自身的材料 缺陷导致，也可能是结构设计中最薄弱的环节，这些因素往往是结构设计中没有 考虑到的。从这个角度上来看，损伤识别的结果可被用于探寻结构中较刚度和强 度薄弱的区域，对结构的后续设计具有重大的指导意义。此外，我国正处于社会 建设的全面发展时期，大批原有的工程结构需要进行损伤评估。对于轻微损伤的 结构，进行及时的补救，使之满足生产生活的需要；对于严重损伤的结构，进行 二次再利用，发挥其仍有的价值。这与现如今提出的绿色、节能、低碳的可持续 发展战略也是相适应的。因此，损伤识别不仅是一门重要的实验科学，同时对现 今社会的发展也具有重大的实际意义。 完整意义上的结构损伤识别包含以下四个任务：(1)判断结构是否存在损伤。 通常需要对结构进行长期的监测，或者事先获得该结构健康状态下的损伤评判指 标；(2)损伤的定位。在确定结构发生损伤后，采用损伤定位指标来确定损伤发 生的具体位置；(3)损伤的程度分析。该问题可以分为相对损伤程度和绝对损伤
民用飞机损伤容限技术 （FAA专家Swift 在华培训班讲课摘录） 1． 损伤容限评定主要目标 （1）对强度、细节设计和制造的评定必须表明，飞机在整个使用寿命期间将避免由于疲劳、腐蚀、制造缺陷或意外损伤引起的灾难性破坏； （2） 新研制的飞机，必须进行损伤容限评定；此后更改的老机，更改部分也必须进行损伤容限评定； （3） 损伤容限评定的主要目标： a. 裂纹增长和剩余强度分析； b. 检测。 2． 损伤容限要求的主要更改 （1）剩余强度载荷为100%限制载荷；取消了动强度因子。 （2）结构必须是损伤容限的，除非是无法实施。 （3）检查必须依据谱载作用下裂纹增长速率来确定。 （4）必须考虑广布疲劳损伤的情况： a. 多条小裂纹的独立增长，即便每一条都小于可检长度，有可能突然连接起 来形成单个临界裂纹； b. 先前的疲劳暴露产生的次结构件上的裂纹，由于主结构上的破坏而引起载 荷的重新分布； c. 多传力路径结构中，有相近应力水平的独立元件，可能发生同时破坏。3． 试验支持的分析评估（略） 4． 评定临界部位的选择准则 飞机在外场主要靠目视检查，一架大型飞机的检查面积约15,000 in2,关键部位一般约150个。A320的关键部位有500个，B767则仅有27个。 （1）受拉或剪的元件； （2）低静强度裕度部位； （3）高应力集中处； （4）高载传递处； （5）当主元件破坏后，次元件出现高应力处； （6）有高裂纹扩展率的材料； （7）易受偶然性损伤的部位； （8）部件试验结果； （9）全尺寸试验结果。 5． 损伤容限评定的任务 （1）确定飞机用途。 （2）编制重心过载谱。
钢结构损伤机理及检测方法 姓名：** 班级：土木****班 学号：********
摘要：本文从钢结构损伤机理与损伤检测方法入手，介绍了国内外结构损伤检测方法的现状，并详细阐述了基于小波变换的结构损伤检测方法、基于柔度的结构损伤检测方法、基于神经网络的结构损伤检测方法等几种结构损伤检测方法。 关键词：钢结构损伤检测方法小波变换柔度神经网络 1 引言 重大工程诸如跨江跨海的大跨度桥梁、用于大型体育赛事的大跨度空间结构、代表城市象征的超高层建筑、开发江河能源的大型水利工程以及核电站工程等，它们的使用期长达几十年甚至上百年，在环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应和突变效应等灾害因素的共同作用下，将必可避免地出现结构系统的损伤累积和抗力衰减，从而导致抵抗自然灾害甚至正常环境作用的能力下降。尽管这些都是设计时能够预料到的结果，但是却无法完全考虑所有因素的影响，从而无法推断结构内部应力的实时状况，也无法预知结构随着时间的推移，在一定荷载作用下的反应。 因此，为了保障结构的安全性、完整性、适用性与耐久性，已建成的重大工程结构和基础设施需采用有效地技术手段监测和评定其安全状况，并及时修复和控制结构损伤；而对于新建的大型结构和基础设施应总结以往的经验和教训，在工程建设的同时安装长期的结构健康监测体系，以监测结构的服役安全情况，同时为研究结构服役期间的损伤演化提供有效和直接的实验平台。 2 钢结构损伤机理及危害 2.1 钢结构的稳定问题 钢材的强度远较混凝土、砌体及其他常见结构材料的强度高，在通常的建筑结构中按允许应力求得的钢结构构件所需的断面较小，因此，在多数情况下，钢结构构件的截面尺寸是由稳定控制的。钢结构构件的失稳分两类：丧失整体稳定性和丧失局部稳定性。两类失稳形式都将影响结构或构造的正常承载和使用或引发结构的其他形式破坏。 影响结构构件整体稳定性的主要原因有： （1）构件设计的整体稳定不满足，即长细比不满足要求。 （2）构件的各类初始缺陷，包括初弯矩、初偏心、热轧和冷加工产生的残余应力和残余变形及其分布、焊接残余应力和残余变形等。 （3）构件受力条件的改变，如超载、节点的破坏、温度的变化、基础的不均匀沉降、
第1题桥梁健康监测的主要内容为（） A、外部环境监测，通行荷载监测，结构关键部位内力监测，结构几何形态监测，结构自 振特性监测，结构损伤情况监测等； B、风载、应力、挠度、几何变位、自振频率； 广| C、外观检查、病害识别、技术状况评定; D、主要材质特性、承载能力评定。 第2题对于连续刚构桥梁外部环境监测的最重要内容为 （） A风速、风向; B、温度； C湿度； 广D降雨量； 第3题通行荷载监测重点关注参数为（） A、通行车辆尺寸和数量； -B、通行车辆的轴重和轴距，交通流量； yd C、大件运输车辆； D、超限运输车辆。 第4题下列哪项不是桥梁结构关键部位内力主要监测内容（） ' A、斜拉桥索力； 厂一B、梁式桥主梁跨中截面应力； C钢管混凝土拱桥的拱脚截面应力； "'I D、梁式桥桥墩内力。
第5题下列哪项不是结构几何形态主要监测内容 （） 广A、连续刚构桥的墩底沉降； :厂| B、连续梁桥的主梁挠度； 冷| C系杆拱桥的吊杆伸长量；拱桥 厂D斜拉桥墩（塔）顶偏位。 第6题某桥梁监测结果发现该桥的自振频率有逐渐降低趋势，表明该桥（）广A、刚度增大，振动周期变长，技术状况好； 广I B、刚度增大，振动周期变短，技术状况好； ^*| C、刚度降低，振动周期变长，技术状况变差； D、刚度降低，振动周期变短，技术状况变差。 第7题结构损伤监测内容不含（） A、损伤部位、范围； B、、损伤类型； C、损伤开展情况； * D、损伤原因。 第8题下列不属于桥梁健康监测使用的环境监测设备的是 （） A、风速仪； B、风向仪； C雨量计和蒸发计； 厂 D温度传感器。
桥梁结构健康监测系统的意义 桥梁结构健康监测系统的主要作用包括: 1) 设计验证，确保 桥梁安全;2) 及时发现桥梁损伤;3) 为桥梁维护管理提供技术依 据;4) 辅助桥梁日常交通管理 尽管( 截止到2006年) 我们国家现有桥梁已经达到了50万 余座，但是有些地方的桥梁管理者对现有桥梁的管理仍然是被 动式的，也就是当桥梁发生安全事故的时候才对桥梁进行维护 ( 检测和加固) 这种被动式的管理不可避免的会带来桥梁安全 事故的频繁发生 结构检测与健康监测概况工程结构一般会受到两种损伤一突发性损伤和累积性损伤。突发性损伤由突发事件引起，使损伤在短期内达到或超过一定限值；累积损伤则有缓慢积累的性质，达一定程度会引起破坏影响安全和使用。健康检测能够在突发性损伤发生时及时做出判断和警报，以便采取处理措施，防止发生进一步的破坏和引发其它事故。对于累积损伤，能够定期对损伤的状态做出描述，以便根据情况采取相应措施。二、桥梁健康监测意义（一）监控与评估。桥梁健康检测的基本内涵是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为工程在特殊气候、交通条件下或运营状况严重异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。为此，监测系统通常对以下几个方面进行监控：①桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；②桥梁重要非结构构件和附属设施的工作状态；③结构构件耐久性；④工程所处环境条件等等。（二）设计验证。由于大型桥梁的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段安全掌握和预测其力学特性和行为特性是非常困难的。因此，通过桥梁健康检测所获得的实际结构的动静力行为来检验大桥的理论模型和计算假定具有重要意义。不仅对设计理论和设计模型有验证作用，而且有益于新的设计理论的形成。（三）研究与发展。桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和某种特定桥梁设计的反思，它还可能并成为桥梁研究的现场实验室。由于运营中的桥梁结构及其环境所获得信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。三、健康监测系统（一）大型桥梁健康监测系统。大型桥梁健康监测系统一般应包括以下几部分内容： 1、传感系统。由传感器、二次仪表及高可靠性的工控机等部分组成。 2、信号采集与处理系统。实现多种信息源、不同物理信号的采集与预处理，并根据系统功能要求对数据进行分解、变换以获取所需要的参数，以一定的形式存储起来。 3、通信系统。将处理过的数据传输到监控中心。 4、监控中心。利用可实现诊断功能的各种软硬件对接收到的数据进行诊断，包括结构是否受到损伤以及损伤位置、损伤程度等。传感器监测到的实时信号，经过采集与处理曲通信系统传送到监控中心进行分析和判断，从而对结构的健康状况作出评估。若结构出现异常行为，则由监控中心发出预警信号，并对检测出来的损伤进行定性、定位和定量分析同时提供维修建议。（二）信号的分析与处理。桥梁结构的健康状况是由测试的信号来
桥梁结构损伤识别研究综述 摘要：首先阐述了桥梁结构损伤识别在桥梁结构中的重要性，介绍了国内外桥梁结构损伤识别研究现状，在此基础上，又介绍了用于桥梁结构的各种损伤识别方法和存在的问题，最后提出了桥梁结构损伤识别的发展方向。 关键词：损伤识别，桥梁结构，神经网络，曲率模态 引言 桥梁结构在长期使用过程中会发生各种损伤，导致桥梁结构的承载能力的降低，甚至会导致桥梁的倒塌，造成巨大的经济损失和人员伤亡。为了保证桥梁的安全性，需要及时的发现桥梁结构存在的损伤情况。目前，桥梁结构损伤识别已经成为国内外研究的热点。 1 国内外桥梁结构损伤识别研究现状 损伤识别最早用在航天及机械领域并得到了广泛的研究，在健康监测引起普遍关注的同时被应用在桥梁领域。鉴于桥梁所处环境的复杂性及结构特性的随机性，桥梁的损伤识别目前还没有一个统一的标准或准则参考，实际的应用也较少，但还是取得了一些成就。 自70年代以来，随着振动测试和分析技术的发展，国际上广泛开展了应用振动技术对机器设备与工程结构进行损伤识别和监测的研究。近年来，国外学者在利用振动模态分析理论进行结构损伤识别方面开展了大量的研究工作，提出了各种各样的识别方法。早期，主要是以Vandiver和Begg[9]等的研究工作为基础，根据模态频率的变化来探测桥梁结构的损伤。Spyrakos[5]进行了一系列的桥梁模型试验，分别测试了模型梁在不同类型、位置和程度损伤条件下的低频自振特性，发现一定水平的损伤与结构动态特性有确定的相关性，但是仅用频率改变作为结构损伤因子是不充分的。Aktan等则从结构静力柔度阵出发，根据桥梁载重汽车静力测试结果，通过对比观测模态柔度和静力测试柔度，评估了模态柔度作为损伤指针的可靠性。除了这些较为零星的工作以外，美国通过I-40桥梁项目和Alamosa峡谷项目，对桥粱健康诊断中的结构损伤识别方法进行了系统的研究，试验结果表明振型关于结构损伤识别伤较为敏感。Stubbs等[8]也对I-40桥进行了损伤识别的研究，利用振型曲率计算了结构局部应变能，通过应变能的改变来识别桥梁的损伤。这种算法能在未知结构材料特性的条件下，进行结构损伤定位。Farrar和Jauregui仍然以I-40桥为研究对象，认为振型数据对损伤定位和定量的研究更加有用。同时，运用神经网络进行损伤识别的方法也被推广到桥梁工程中。1997年worden用神经网络作为自联想器来对结构进行异常检测，并提出了自联想器的形成、异常指标、模式识别的特征及学习方法。 国内对结构损伤识别问题也开展了大量的研究工作。关于结构损伤识别，袁万城等[10]将其分为模型修正法和指纹分析法两大类。模型修正法主要用试验结构的振动反应记录与原先的模型计算结果进行综合比较，利用直接或间接测知的模态参数、加速度时程记录、频率响应函数等，通过条件优化约束，不断地修正模型中的刚度分布，从而得到结构刚度变化的信息，实现结构的损伤判别与定位。秦权等以香港青马大桥为背景，对桥梁健康监测中的模态识别、损伤识别、传感器优化布置和误差分析等问题进行了研究，为青马大桥健康诊断系统的实现提供了一定的理论依据。 2 桥梁结构损伤识别方法 损伤识别是基于结构振动的损伤识别方法，其基本原理是结构模态参数（固
第七章损伤容限设计要求 第1节概述 1、设计思想的转变 飞机结构安全性的要求, 主要依赖于结构的损伤容限设计技术。 损伤容限设计成为保证结构安全、防止发生灾难性破坏事故的重要设计原则和方法。 损伤容限是在“安全寿命”和“破损—安全”之后发展起来的一项工程技术。它是以断裂力学为基础，以保证结构安全为目标，以损伤检查为手段。涉及结构设计、载荷、强度、材料、工艺、试验质量控制、使用维修和组织管理各环节的系统工程。在各环节中的重要改变对传统理论和方法是一 个巨大的冲击和革新。表现在： (1) 设计思想承认损伤不可避免, 不断发展新的设计准则； (2) 结构提出新的结构设计概念, 进行结构分类, 完善结构总体安排和细节设计要求； (3) 载荷和环境要求飞—续—飞载荷谱，强调温度、湿度和介质环境，考虑离散源损伤； ——载荷谱的谱型分为“等幅谱”、程序块谱、飞—续—飞谱3种简化的排列形式。 ——飞—续—飞载荷谱是以一次飞行接一次飞行地排列飞机所经历的载荷—时间历程。每次飞行代表飞机一种特定的典型使用任务，该谱一般以一定的时间作为循环周期，在一个循环周期内，各次飞行之间的载荷历程有差别，但它们的总和代表飞机所有典型使用任务。飞机将周而复始地依次重复该周期内的各次飞行，直至飞机的总寿命结束为止。
(4) 材料大量增加了对材料性能的严格要求, 增加裂纹扩展及断裂、腐蚀的十余个材料常数，提出新的选材准则； (5)强度贯彻损伤容限准则和新的分析方法； (6)工艺对损伤容限重要结构件实施工艺控制； (7)试验增加全尺寸损伤容限试验（裂纹扩展和剩余强度试验）； (8)质量控制无损检验，重要结构件跟踪控制； (9)使用和维修制定并实施结构维修大纲，机队监测监控； (10) 组织管理要实现损伤容限需要设计方（设计、分析、制造、用户保证）、使用方（检查、维护、修理、报告）和适航管理部门（管理条例、机队监控）三方明确分工，紧密合作，才可能实现。 安全性 在整个预期使用寿命期内, 每架飞机的飞行结构的安全性将达到和保持规定的剩余强度水平(存在未发现的损伤)的保证。 在任何结构材料可能出现失效的情况中, 裂纹状缺陷的存在只会加大失效的危险性。因此, 从飞行安全的立场出发, 假定结构可能而且总是经常含有初始损伤是谨慎的。 2、基本思想 损伤容限 结构在规定的未修使用周期内, 抵抗由缺陷、裂纹或其它损伤而导致破坏的能力。 ——在规定的寿命增量内，结构能成功地遏制损伤而无损于飞行安全的能力。 ——在遭受疲劳、腐蚀、意外或离散源引起的定量损伤后，在一定使用期内，结构保持其剩余强度的能力。
桥梁结构损伤识别方法的探讨 桥梁作为交通运输系统中不可缺少的一部分，在相关部门得到了特别的重视。要使交通运输系统得以正常运行，作为其纽带的桥梁必须维持在一个健康稳定的状态。但是现如今大多数桥梁由于人文设计、施工、管理方面的不到位以及自然环境恶化和地震等的影响下出现桥梁的损害、老化以及断裂现象。就此本文对桥梁结构损伤识别的方法进行深入的探讨与剖析。 标签：桥梁结构；损伤；识别方法；探讨 一、桥梁结构损伤识别方法的种类 1.传统结构损伤识别方法 在早期阶段，人工检测是海内外最早也是最原始的一种对桥梁结构损伤的识别方法，主要包括对桥梁结构的一般外观检测、日常检测以及某些特殊检测等。经过长时期的应用，我们发现，虽然人工结构损伤检测能够有效地对一些桥梁结构损伤做出较为明确的判断，但是也给工程的各方面带来不便。它不仅仅对人力、物力以及财力的需求量大，而且不能对桥梁结构损伤做出及时且准确的判断。另一方面，在人工结构损伤检测前我们必须知道桥梁结构损伤的大致位置。 2.基于振动的桥梁结构损伤识别方法 随着科学技术的发展，人们发现一种基于振动的结构损伤识别方法，它是一种在桥梁健康监测理念的基础上所提出的对桥梁结构损伤进行整体检测的方法。桥梁结构一旦发生损害，桥梁结构在质量、阻尼比以及刚度等物理方面会随之发生变化，而方法是根据固有频率、模态应变能、模态曲率、模态柔度、模态振型、模态保证准则等特定的动力指标在结构发生损害前后出现的变化所进行的定位和定量检测分析。固有频率主要针对桥梁结构的单处损伤有明显的改变，但多处发生损害时其表现并不明显，从而不能准确判断出损伤的位置。相对于固有频率，模态振型在动力损害的情况下做出诊断更准确和方便，高阶震动对于桥梁局部的损害具有高度的敏感性；但是在实际操作过程中，低阶振动能够对损伤的位置做出准确的判断。相对于固有频率及振动，模态曲率在结构损害的敏感度方面更具有明显的优势。另一方面，模态曲率能够准确判断单处损害的位置，对于多处损害更是具有高度的敏感性。模态柔度与桥梁结构的刚柔度相关，桥梁结构发生损害时，刚度将会降低，柔度将会升高。 国内外对于桥梁结构损伤的识别方法中最热门的是基于振动损伤的识别方法，相关人员对它投入大量的研究，具有较为广阔的发展前景；但是由于该方法目前还不够成熟，因此在实际操作中并不常见，还需我们做更深入的研究。 3.基于神经网络的损伤识别方法
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d311885853.html, 桥梁结构损伤识别方法综述 作者：贾明晓连鑫 来源：《科技风》2017年第11期 摘要：我国的地貌丰富，为满足交通需求，大批跨河桥梁和高架桥应运而生，而随之到来的桥梁结构损伤问题也逐渐受到关注。在交通量大且运营压力大的今天，桥梁经常超载运营，再加之各种不可预见的自然灾害，使得桥梁结构疲劳损伤日趋严重。出现这些问题，首先要对桥梁工作状态，损伤程度和安全性进行评估，然后提出相应处理措施。经过多年的理论研究和实践，国内外学者们提出许多关于桥梁结构损伤识别的方法。本文通过对桥梁检测技术的综合叙述，阐明了桥梁检测的主要项目。从而系统梳理桥梁检测技术知识和提高桥梁损伤识别的有效性。 关键词：桥梁检测；损伤识别；识别方法 Abstract：China is rich in landscape， to meet the traffic demand， a large bridge across a river and viaduct arises at the historic moment， and then come the bridge structure damage problem also gradually attention. In today's traffic flow and operation pressure big， Bridges often overload operation， plus all sorts of unpredictable natural disaster， the bridge structure fatigue damage has become increasingly serious. In the face of these problems， first of all to work state of the bridge，the damage degree and safety assessment， and then put forward the corresponding measures. After years of theoretical research and practice， many domestic and foreign scholars put forward a variety of structural damage identification method. Based on the comprehensive description of bridge detection technology， illustrates the main bridge detection project. Furthermore， combing the knowledge of bridge detection technology and improve the effectiveness of bridge damage identification. Keywords：bridge detection；damage identification；identifying methods 桥梁是满足交通的重要组成部分，对社会经济的发展起到关键作用。但桥梁结构在长期超载运营中肯定会出现损伤以及安全隐患[1]。想要保证桥梁的安全运营，就必须不时的对桥梁 进行整体检测，而最有效的方法就是研究结构的损伤识别[2]。桥梁检测能准确地检查诊断出 桥梁内部的各种损伤[3] （如裂纹、磨耗和钢筋锈蚀等），对裂缝及其他损伤的发展趋势进行评估，从而能更好的保护桥梁结构。 一、传统的结构损伤识别方法 近半个世纪以来，许多国内外学者经过大量的研究开发了多种损伤检测方法[4]。主要有 半损检测和无损检测两种。由于需要修复的桥梁一般在役，用于桥梁结构检测的主要是无损伤的识别方法，无损伤的识别方法包括结构局部识别方法和结构整体识别方法。而结构损伤识别方法根据是否反演又分为模型修正法和动力指纹法。此外，自计算机技术发展以来人工神经元
桥梁结构的损伤现代检测与评估 发表时间：2018-03-13T15:34:41.023Z 来源：《防护工程》2017年第31期作者：史维佳[导读] 改革开放后，我国的经济取得了跨越式的发展，并发展成为全球经济体量第二的大国。 常州市交通规划设计院有限公司 213022 摘要：改革开放后，我国的经济取得了跨越式的发展，并发展成为全球经济体量第二的大国，可以说我国的发展创造了一个奇迹。当然我国之所以取得如此伟大的经济成就不仅仅靠着制造业的成熟，俗话说要致富先修路，一个地区经济的活跃离不开道路建设作为保障。而在道路建设的过程中我们很多时候需要采取“以桥代路”的方式，通过建设桥梁来导通河流或者峡谷两岸的道路交通，使两地的道路能够相连。所以桥梁建设技术的不断提升为我们的基础设施建设提供了有利条件，当然，桥梁的大量建设也给我们带来了一定的麻烦，那就是桥梁容易出现结构性损伤，一旦出现问题，对于损伤的检测与评估将会是一项麻烦的工程。关键词：桥梁结构，损伤，检测与评估 引言：近几年我国在桥梁建设方面取得了较大的成就，各种大型的桥梁在沟通两地的交通方面起着至关重要的作用。并且我国的高铁建设中大多数的路程都选择了“以桥代路”的方式，这样既能减小工程占地，同时还能大大缩短建设施工时间，如果直接将铁路建设在路基上面，一般需要经过很长的自然沉降时间，但是建在桥梁上面就不需要自然沉降。所以桥梁建设技术的不断成熟为我们的基础设施建设、经济发展和人民的生产生活带来了许多的便利。经过多年的建设和经验总结，我们的建设技术已经获得了突破式的发展，从以前的结构单一的小型桥梁结构，到现在的各种大型桥梁的建设，当然我们还能根据地区地形地貌的不同设计不同的桥梁结构，使其达到最优的稳定性。当然虽然桥梁建设已经取得了如此大的成就，但是桥梁在各种外力的干扰下也会出现各种结构性损伤，比如地震、车祸等外力的作用。而一旦出现这些问题我们就需要对桥梁的损伤进行相应的检测与评估，判断桥梁受损程度，进而确定桥梁的修复方案。所以即使桥梁建设技术已经如此成熟，桥梁损伤的检测与评估仍然是我们在桥梁工程中关注的焦点。 一、桥梁结构损伤检测的现状 随着科技的快速发展和近代桥梁建设技术的不断提升，传统的无损检测技术得到了较大发展，并且在现在已经发展出了许多的检测技术，其中在现在的检测中应用较多的检测技术主要有超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、x射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等数十种之多。当然这其中的大多数方式属于局部检测方法，他们的检测精度较高，可以较为全面的对桥梁的结构性损伤进行检测。但是，由于这些检测方法需要展开人工地毯式检测，需要消耗大量的人力和物力，所以这些检测方法大多只适用于中小型的桥梁检测中，对于现代的许多大型桥梁的检测有一定的弊端。同时某些无损检测技术应用于桥梁结构上还存在着一些不利因素，比如X 射线检测法只能检测一定厚度范围内的混凝土，对检测空间有一定要求，且有一定的放射性危险。一旦桥梁的混凝土厚度较厚时，这种检测方式就无法发挥其作用。超声波检测虽然对钢结构检测效果较好，但对混凝土类各向异性材料的检测不够准确，检测设备成本较高；红外检测法可远距、快速的进行检测诊断，但检测成本较高且对交通流量有影响。所以今后的检测技术发展方向是扩大先进检测技术的应用范围，并积极研究、应用小型的自动化程度较高的检测仪器。 二、桥梁结构的损伤检测与评估 1、桥梁结构的损伤检测 桥梁结构的损伤检测是要对桥梁结构中的各种数据进行分析，而这些数据的来源主要是通过各种传感器测得的，在对桥梁尽行检测的时候要将大量的功能传感器安装在桥梁上面。结构中传感器的数量和位置对模型参数估计的质量和偏差有重要影响。然而，因为对于大型的桥梁建筑而言，由于体积巨大，要想通过传感器获得结构完整的模态数据是不可能的，测量只能得到所有自由度中的一部分模态，我们要通过这部分数据来对整个桥梁的结构损伤尽行分析，并且在这一过程不可避免的会引入误差和导致损伤检测难度加大。这就需要我们选择更加合适的传感器、合理布置传感器的位置，并且通过这些传感器能够获得更加合理和科学的桥梁数据。同时在对数据进行处理的时候我们要选择最优化的方法，减小数据处理过程中的误差。在现在的检测过程中主要有：（1）动力指纹法：通过分析与结构动力特性相关的动力指纹的变化来判断结构的真实状况。；（2）模型修正法：利用直接或间接测得的资料，通过条件优化约束，不断的修正结构模型的刚度分布，从而得到结构刚度变化的信息，实现结构的损伤判别与定位。 2、桥梁结构的损伤评估 对桥梁结构损伤的评估主要是将我们测得的数据进行分析，通过各种数据分析判断桥梁的结构受损程度和受理情况，进而对桥梁的损伤有一个具体的掌握。在现在的桥梁检测分析中，我们将人工智能应用在了桥梁结构损伤的检测中，并且通过这种方式我们可以更快更方便的对桥梁的检测数据进行处理，减小了人工处理过程中的误差，提高了工作效率，其中应用最广泛的便是将神经网络与专家系统结合的分析方法。神经网络具有集体运算能力、自适应的学习能力、还有较强的容错性、鲁棒性，能进行联想、综合和推广。传统的损伤评估算法基于精确的数学建模，而对于复杂结构的性能尚未达到精确理解的程度。而神经网络法可以保存结构损伤与未损模式，并可进行自学习，进行对比分析就可辨识损伤。而基于知识的专家系统汇集了专家们的知识，突破时域限制，使损伤诊断与评估逐渐走向智能化、自动化。同时专家系统一般都融合了模糊理论，以增强适应处理不确定性信息的能力。由于专家系统是基于符号的推理系统，具备解释功能，但获取知识困难，而人工神经网络具备学习能力，但不具备解释能力，将专家系统和人工神经网络结合起来建立结构损伤智能诊断系统显现出了良好的发展前景。 结束语 桥梁建设是我们现代基础设施建设中经常面临的建设项目，通过桥梁我们可以实现两地交通的导通，方便两地的交流与发展。在桥梁工程中桥梁的损伤性检测与评估是我们经常面临的问题，一旦桥梁遭遇了重大外力的冲击，就有可能出现结构性损伤。并且即使没有外力的作用，桥梁经过长时间的使用也需要对桥梁的损伤程度进行检测，以监控桥梁的稳定性保证桥梁使用的安全性。所以不断完善瞧见损伤检测技术是现代桥梁建设的重点工程。参考文件