基于柔度曲率矩阵的加筋板结构损伤识别方法

损 伤 识 别 分析 。通 过 大 量 模 拟 ， 出 了加 筋 板 结 构 损 伤 的判 别 图 。 给 关 键 词 ： 筋 板 ； 伤 识 别 ； 度 矩 阵 ； 度 曲率 加 损 柔 柔
中 图 分 类 号 ：Ｕ ６ ．４ ６ １４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄａ ａ ｅ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎ ｎ ｓｉｆ ｎｅ ｎ ｌｂａ ｅ ｏ ｍ ｇ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｔｆｅ ｄ ｐａ ｅ ｓ ｄ ｎ
出对 于板 结构 ， 柔度 模态 振型是 一种 有效 的损 伤指标 ； Ｗｕ等 通过 Ｃ ｅｙｈ ｖ多项 式来模 拟 板结 构表 ｑ ｈ ｂ ｓｅ
面 曲率变 化 ， 出模 态 曲率 可 以有效 地进 行损伤 识别 。然 而 以上 方法都 需要 比较 原始 未损 伤结构 的模 得
态参 数 与损伤 后结构 的模 态参 数来 判 断损 伤位 置 ， 由于原 始 结构 的模 态参 数很 难获 得 ， 以不需要 原 所
基 于 柔度 曲率 矩 阵 的加 筋 板 结构 损伤 识 别 方 法
马 骏 ，陈 立 ， 丽
设 计 研 究 所 有 限公 司 ，辽 宁 大 连 １ ６ ２１ １０ ）
（ １大 连 理 工 大 学 船 舶 工 程 学 院 ，辽 宁 大 连 １ ６ ２ ２大 连船 舶 重 工 集 团 １ ０ ４；
需 要 比较损 伤前后 结 构 的柔 度 曲率 ，直 接利 用损 伤结 构 的柔度 曲率 来进 行 损伤 识别 而且 只需 要一 阶 或 前几 阶模 态信息 。
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损 伤位 置 ， 方法 只能检 测单 一损 伤 的结 构 ； ｌａ 等圜 该 Ｗｉｉ ｌ ｍｓ 同样通 过 固有频 率 的变化对 多损 伤 的结 构进
行 了损 伤识别 分析 ， 该方 法假 设一 种频 率 的变化 模式 对应 一种 损 伤模式 ， 通 过 比较和 分析 完好结 构 再 的固有频 率与 损伤结 构 的 固有频 率来 进一 步确定 损伤 位置 。此后 ， 者们 提 出了基 于模 态柔 度 的损 伤 学 检 测 的理论 与方 法 。对 于结构 中的局 部损 伤 ， ａ ｈｖ ｎ ｒｃ ａ 和 Ａ ｔｎ］ 明了模 态柔 度 要 比 固有 频 Ｒ ｇ ａｅ ｄａｈ ｒ ｋａ ［ ３ 证
陈
立 （９ ９ ）男 ， 士 生 。 １７ ～ ， 博
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船舶 力学

第 １ ５卷第 ８期
结 构 的损伤检 测或 者健 康监 测 ， 以寻求一 种对 于结 构 损伤 非 常敏感 的模 态参 数 至关重 要 。近年 来 ， 所
众 多学 者就此 问题 提 出了很 多无损 检测方 法 。 ａ ｌ Ｃ ｗｅ ｙ等 首先基 于有 限元 以及 固有频 率 的变化来 判断
结构 模态参 数 的方法 技术 就显 得格外 重要 。 本 文 以柔度 曲率矩 阵 为识别 参数 ， 对加 筋板结 构进行 了损伤识 别分 析 。柔度 曲率在 损伤 位置 和附
近位 置都会 有较 大 的变化 ， 过 柔度 曲率矩 阵 图或者矩 阵 的行 （ ） 通 列 曲率 图来 判断损 伤 位置 。该方法 不
ｉ ｆｅ ｔｖ ，ｕ ｅ ｕ ｎ ｅ ｓ ｔ ｅ ｌｗｅ ｄ ｔ ｖ ｎ ｔ ｅ ｆｒｔｍｏ ｅ ｄａａ ｏ ｈ ａ ｇ ｄ ｓｒ ｔ ｅ ｓ ｅｆ ｃ ｉｅ ｓ ｆ ｌａ ｄ ｎｅ ｄ ｈ ｏ ｒｍｏ ｅ ｄａａ ｅ ｅ ｈ ｓ ｄ ｔ ｆｔ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｔｕｃｕｒ ．Ｔｈ ｉ ｅ ｄ ｔｃ ｉ ｇ ｃ ｒ ｆｄａ ｇ ｅｅ ｔｏ ｎ ｓｉｆｎｅ ｎｅ ｓｏ ｔ ｉ ｅ ｏ ｓｏ ｉ ｌ ｔ ｎ ． ｅ ｅ ｔｎ ｈａ ｔｏ ｍａ ｅ ｄ ｔｃ ｉ ｎ ｉ ｔｆｅ ｄ ｐａ ｌｉ ｂ ａ ｎ ｄ ｂｙ ｌ ｔ ｆｓｍｕ ａ ｉ ｓ ｏ Ｋｅ ｒ ：ｓｉ ｅ ｄ ｐａ ｅ ；ｄａ ｇ ｔ ｃ ｉｎ； ｅ ｉ ｉｉｙ ｍａｒｘ ｌｅ ｉ ｉｉｙ ｃ ｒ ａ ｕ ｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ｔ ｆ ｎｅ ｎ ｌ ｆ ｍａ ｅ ｄｅｅ ｔｏ ｆ ｘ ｂ ｌｔ ｔｉ ；ｆ ｘ ｂ ｌｔ ｕ ｖ ｔ ｒ ｌ
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以模 态柔 度 曲率差 为 损伤 指标 对 简 支梁 与连 续 梁结 构进 行 了损 伤识 别 ； 永 梅等 ｆ 李 ７ 以柔 度 矩 阵的 主 对角元 素为 损伤 指标取 得 了很好 的结果 。以上基 于柔度 的方 法和理 论都 是在 一维 空间下 ， 以只能应 所 用 到梁结 构或桁 架结构 中， 而基 于模态 柔度 的二维 空间理论 在近几 年才 有 了研究 成果 。 ａ ｉｅ ｅ等［ Ｂ ｔｐ ｄ ｔ ９ １ 提
１ 引 言
结 构 的损 伤可 间接地 通 过 模 态参 数 的改 变来 判 断 ， 一 现象 被 广 泛地 应 用 到结 构 工程 中来 进行 这
收稿 Ｆ期 ： ０ １ ０ － ６ Ｉ ２ １－ １ ０
作 者 简 介 ：马 骏 （ ９ ３ ） 男 ， 连 理 工 大 学 船 舶 工程 学 院 副教 授 ， － ａｈｊｎ ａ ｌｔ ｄ ． １６ 一 ， 大 Ｅ ｍ ｉ ｍ ＠ｄｕ． ｕ ｎ ｕ ｅ ａ
率或 结构 刚度更 加敏感 ； 梁结 构 的损 伤 检测 中 ，ａ ｄ ｙ等 证 了模态 柔度 是一 个很 好 的损 伤指标 ； 在 Ｐｎｅ 论
Ｌ ｕ等［ 现柔 度 曲率 要 比模 态 柔度 更加 敏感 并基 于柔 度 曲率进 行 了多 损伤 结构 的识 别分 析 ； 晖等嘲 ５ １ 发 曹
摘 要 ： 了对 船 舶 工 程 中典 型 结 构 即加 筋 板 结 构 的损 伤部 位 进 行 准 确 的损 伤 识 别 分 析 ， 为 文章 提 出 了 一 种 基 于 柔
度 曲 率矩 阵 的损 伤 识 别 方 法 并进 行 了仿 真 分析 。 首 先对 加 筋 板结 构进 行单 元划 分 ， 以结 构 响 应通 过 矩 阵 的 列 最 大 值 来 建 立 节 点 柔 度 矩 阵 ， 通 过 二 阶 微 分 对 柔 度 值 的 变 化 进 行 放 大 进 而 得 到柔 度 曲 率 矩 阵 ， 后 通 过 柔 度 曲 并 最 率矩 阵 图 或 者柔 度 曲率 矩 阵 的行 （ ） 列 曲率 图来 判 断 损 伤 位 置 。算 例 分 析 表 明 ， 方 法 损 伤 定 位 准 确 并 且 具 有 较 该 高 的 灵 敏 度 ， 免 了 使 用 原 未 损 结 构 的 模 态 参 数 ， 需 损 伤 结 构 的 一 阶 或 者 前 几 阶模 态 信 息 就 可 以有 效 地 进 行 避 只
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第 １ ５卷第 ８期
２ １年 ８月 ０１
文 章编 号 ：１ ０ — ２ ４ ２ ） ８ ０ ８ —１ ０ ７ ７ ９ （ ０１ ０ — ８ １ １ ｌ