基于有限元模型和模态参数的损伤识别
- 格式:pdf
- 大小:412.22 KB
- 文档页数:7
大型铁路客站健康监测技术应用摘要:本文以高铁柳州站站房结构为研究对象,围绕针对多阻隔复杂场区大型工程结构健康监测需求,通过有限元模拟、理论分析与现场测试相结合的方法,构建大型复杂结构体系健康监测及损伤评判平台。
基于柳州火车站站房承载状况,建立其静动载响应数据库,结合结构可靠度权系数法基本理论,筛选出关键构件,并设置监测点;建立关键构件预警指标,实现各监控点位智能预警评判,从而定量的评估整个站房的稳定性,确保工程项目运营安全。
通过在高铁柳州站的应用,验证了该综合智能健康监测系统的先进性和高效性。
关键词:健康监测;有限元分析;易损区;关键构件;运营安全1 前言随着中国建筑业科学技术的迅速发展,近年来已营建了许多大型复杂建筑,其设计使用年限一般至少长达百年。
大跨复杂结构在服役过程中,遭受外部环境侵蚀后产生的材料老化与长期反复载荷影响下,极易导致建筑结构体系产生损伤,甚至破坏,引发突发性灾害。
因此,确保建筑结构安全可靠,是目前大跨复杂结构亟需解决的重要问题。
健康监测是以设置于结构(构件)上的荷载响应采集设备为基础,通过实时分析,评价建筑物局部工作状况,从而判断结构整体稳定收稿日期:年-月-日基金项目:无作者简介:蒋亚铭(1977年),男,福建莆田,高级工程师,主要从事建筑施工技术;2236696436@状态,针对超限区域,及时采取应对措施,以确保结构整体安全稳定。
由此可见,为确保大型复杂结构体系的安全稳定,健康监测技术是一种非常有效的保障手段。
本文在传统健康监测技术的基础上,集成信息、通讯、电子、材料以及力学等多领域相关研究,以实际工程为背景,构建针对大型复杂结构的健康监测及损伤评判系统,以期为大型复杂结构健康监测的深化拓展以及功能升级提供理论基础和工程验证。
2 工程概况柳州高铁站为大型既有铁路客运站,主站房平面尺寸为276m×174m,扩建站房建筑面积为79694㎡。
主体结构采用钢筋混凝土框架结构,屋面采用管桁架和网架结合体系的涂层铝镁锰合金压型板。
桥结构结构健康监测综述-----自动损伤识别自动损伤识别是真正意义上的桥梁监测系统的核心, 是目前国际上的研究热点,目前还在研究阶段。
1 自动损伤识别的方法不同国家的学者已经研究出许多自动识别损伤的方法, 这些方法可用来形成软件, 安装在桥梁监测系统中。
自动识别损伤的方法大致可分为两类:(1) 无模型的识别方法: 它们不使用结构模型,属于这类方法的有: 基于PRF 的损伤识别指标[ 2 ]方法, 包括W avefo rm Chain Code (WCC, 其中又包括量测FRF 的斜率差和曲率差)、A dap t ive Temp lateM ethods (A TM ) 和Signatu re A ssu rance Criteria(SAC)。
此外还有人工神经元网络、ARMA 模型、模式识别等。
(2) 有模型的识别方法: 它们使用结构的有限元模型进行识别。
这类方法又可分为两种: 基于模态参数的识别方法和直接的系统识别方法。
基于模态参数的识别方法分为两步, 首先通过动测进行模态参数(自振频率、振型、振型阻尼比、应变模态) 识别, 然后通过模态参数识别损伤。
第二步工作又有两种方法, 一种是通过损伤识别指标进行识别, 由于模态参数对损伤不敏感, 长期以来人们试图对模态参数进行加工, 以提高其对损伤的灵敏度, 定义了损伤识别指标后, 可把它当作结构指纹, 通过比较完好状态的结构指纹和受损状态的结构指纹来识别损伤。
已经定义的损伤识别指标如下[ 2 ]: 基于振型的损伤识别指标有Coo rdinate Modal A ssu rance Criteria(COMAC)、曲率模态差和柔度矩阵差; 基于应变模态的损伤识别指标有应变模态差。
评价损伤识别指标优劣的标准是对结构损伤的灵敏度。
上述指标中曲率模态差、柔度矩阵和应变模态差对结构损伤的灵敏度较高。
由模态参数识别损伤第二步工作的另一种方法是由模态参数确定结构的刚度矩阵的变化, 是一种形式的参数估值问题。
基于力学模型的混凝土损伤识别方法研究一、研究背景混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施工程中的材料,但随着时间的推移和外界环境的影响,混凝土的性能会逐渐发生变化,从而引起损伤。
因此,如何及时准确地识别混凝土损伤,成为了混凝土工程领域研究的一个重要问题。
目前,混凝土损伤识别方法主要包括传统的实验测试和非损伤检测技术两种。
相较于实验测试,非损伤检测技术具有无需破坏样品、操作简单、高效快速等优点,因此得到了广泛的关注和应用。
其中,基于力学模型的混凝土损伤识别方法是一种常用的方法。
二、研究内容1.力学模型的基本原理力学模型是混凝土损伤识别中的关键技术之一,它通过建立混凝土的受力模型,分析混凝土的应力、应变等物理量,从而判断混凝土是否发生损伤。
在建立力学模型时,需要考虑混凝土的材料性质、结构形式、荷载情况等因素。
2.混凝土损伤识别方法基于力学模型的混凝土损伤识别方法主要分为两类:基于静态力学模型和基于动态力学模型。
其中,基于静态力学模型的方法主要是通过分析混凝土的应力、应变等物理量,判断混凝土是否存在裂纹、剥落等损伤。
而基于动态力学模型的方法则是通过分析混凝土的振动特性,判断混凝土是否存在裂纹、空洞等损伤。
3.混凝土损伤指标混凝土损伤指标是判断混凝土损伤程度的重要依据,常用的指标包括应力、应变、位移、频率等。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的损伤指标。
4.混凝土损伤分类混凝土损伤可以分为微观损伤和宏观损伤两种。
微观损伤主要是指混凝土内部的裂纹、孔隙等缺陷,而宏观损伤则是指混凝土表面的剥落、开裂等现象。
在混凝土损伤识别中,需要分别考虑两种损伤类型的影响。
三、研究方法在基于力学模型的混凝土损伤识别中,主要采用以下方法:1.有限元方法有限元方法是一种常用的数值计算方法,它通过将复杂的物理问题离散化为简单的单元,建立数学模型,求解物理问题。
在混凝土损伤识别中,可以使用有限元方法建立混凝土的受力模型,分析混凝土的应力、应变等物理量,从而判断混凝土是否发生损伤。
一种基于频率的损伤识别新方法摘要:在工程实践中,结构损伤识别一直是一个具有挑战性的领域。
传统的损伤识别技术主要依赖于结构零件平衡和质量变化等可测量的物理特征,但这些方法在某些情况下并不适用。
因此,本文提出了一种基于频率的损伤识别新方法。
该方法在结构振动响应的频率域中使用指标来识别结构中的损伤。
和传统技术相比,此方法可以在复杂结构中更准确地检测损伤。
关键词:损伤识别、频率域、振动响应引言:结构损伤识别是评估结构安全性和使用寿命的重要方法。
在过去几十年里,许多技术已被开发用于识别结构损伤,如模态分析、有限元分析和监测技术等。
然而,这些方法在某些情况下并不适用,例如,当损伤非常微小或结构非常复杂时。
因此,近年来,越来越多的研究开始关注基于振动响应频率的损伤识别方法。
这些方法基于振动响应的频率域,使用不同的指标来识别结构中的损伤。
与传统技术相比,这些方法可以更好地应用于复杂结构。
在本文中,我们介绍了一种基于频率的损伤识别新方法。
我们首先回顾了现有的损伤识别技术,并强调频率域的重要性。
接着,我们简述了该方法的基本原理和流程,并展示了在某些复杂结构中的应用实例。
最后,我们总结了该方法的潜力以及未来的研究方向。
1.损伤识别的现有技术目前,主要的损伤识别技术包括模态分析、有限元分析和监测技术。
这些技术有如下特点:(1)模态分析:模态分析是一种基于结构固有振动模型的方法。
在损伤发生时,固有振动模型会发生变化。
因此,可以通过对比损伤前后的振动模型来确定损伤位置和严重程度。
(2)有限元分析:有限元分析是一种通过建立结构有限元模型来预测结构响应的方法。
在损伤发生时,结构响应也会发生变化。
因此,可以通过对比损伤前后的响应来确定损伤位置和严重程度。
(3)监测技术:监测技术是一种通过测量结构响应来识别损伤的方法。
这些技术包括加速度计、应变计、温度计等传感器的应用以及无线传感器网络(WSN)等无线监测系统的应用。
然而,这些技术难以适用于某些情况,如当损伤非常微小或结构非常复杂时。