基于动力特性的桥梁结构损伤识别方法的研究进展
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简支梁损伤检测综述陈雪华(郑州大学土木工程学院郑州450001)摘要:该文以50m混凝土箱型简支梁为例,借鉴桩的完整性检测理论以及基于Midas Civil的矩形荷载作用下箱型梁的时程分析,从而判断梁体是否损伤,这种借鉴经理论分析是可行的;从时程分析结果中提取节点2与节点25的加速度,运用MATLAB进行两节点之间的相关关系的分析,分析结果可以为以后桥梁状态分析提供数据。
关键词:简支梁损伤检测时程分析相关性Abstract:Taking a 50-meter simply supported box-shape beam in concrete as an example,and by referring to the theory of pile integrity testing and under rectangular loading , the time-procedure analysis basing on Midas civil of the box-shape,in order to judge whether the beam is damage or not,the reference, which through theoretical analysis,is viable;Extracted acceleration of node 2 and 25 from the results of time-procedure analysis node 2 and 25, we can use MA TLAB to analyze the relationship between the two nodes,which can provide information for the analysis of the future state.Key words: simple beam damage detection time-procedure analysis correlation引言随着科技的快速发展,航空航天结构、土木结构以及机械设备,都在朝着功能齐全化、结构复杂化方向发展。
结构损伤识别方法研究对现有的结构损伤识别方法进行概括,并对其进行简要的介绍。
根据每种方法的特点分析其适用条件和优缺点。
标签:结构损伤识别;神经网络;小波变换0、前言随着社会经济的快速发展,现代化建筑物越修越高,越修越复杂,由于各种自然荷载和人为荷载的不断作用,使得构件内部或构件之间连接出现损伤,这间接导致结构承载力下降,而且结构从投入使用开始就面临着损伤累计的问题,并且这些建筑物服役的年限越来越长,一旦发生事故,将会造成不可估量的人身和财产损失。
一般损伤识别研究主要分为两部分:一是对损伤位置的识别;二是对损伤程度的判断。
1、结构损伤识别的研究现状目前,关于结构损伤识别的问题日益成为国内外的热点问题。
对于工程结构进行损伤研究开始于20世纪40年代,近几十年结构损伤识别的理论研究取得了飞速发展,但在实际工程中的应用却很有限。
结构损伤识别技术基本上可以分为两大类:局部损伤识别和整体损伤识别。
1.1 结构损伤识别的局部法目前常用的局部损伤识别方法有目测法、染色法、声发射法、射线法、磁扰动法等,该法是对结构的局部进行定期检查。
局部损伤识别广泛应用于船舶等领域,但也存在着很多限制和弊端,如:该法只适用于小型结构的损伤检测,而对大型复杂的结构损伤识别并不明显,另外,无法对某些结构实施在线及时的检测。
但将传感器固定在一些重要部件上,对这些部件进行远距离在线检测,较好的弥补了这一缺陷。
该技术广泛应用于航空航天、公路桥梁和民用建筑,其优点是可以直接确定构件的裂纹及其位置。
局部损伤识别技术对于压力容器、油箱等小型有规则的结构能有很好的识别效率,但对于大型、复杂的结构,这种技术用来检测结构的每一部分是不可能的。
因此,局部损伤识别技术仅适用于检测结构的特别部件或局部结构。
1.2 结构损伤识别的整体法结构损伤识别的局部法只适用于小型简单结构的损伤识别,因此基于多学科交叉的原理,得出了损伤识别技术的基础理论。
结构可以看作由刚度、质量、阻尼矩阵组成的力学系统,因此寻求物理参数和模态参数之间的对应关系便成为结构损伤识别的核心问题。
结构损伤识别方法研究进展作者:王燕锋公晋芳来源:《商情》2009年第31期结构损伤识别是健康监测系统核心技术之一。
本文对目前该技术的研究现状及进展进行了回顾与总结。
重点阐述了基于振动的结构损伤识别方法和智能损伤识别方法,对无模型损伤识别的频域法、时域法和小波分析法等也作了一定程度的介绍。
分析了各种方法的优点和不足之处,同时指出了结构损伤识别技术的发展方向和需要解决的问题。
【关键词】结构健康监测损伤识别振动特性模型修正一、基于振动的结构损伤识别方法结构损伤识别技术可分为静态识别方法和基于振动的整体识别方法。
静态识别方法是通过静态测量数据对结构损伤进行识别,而基于振动的识别方法则是运用结构的振动特性对损伤进行识别。
静态识别方法识别结果较为可靠和稳定,但试验时间长、现场工作量大,无法做到实时监控;此外当受损结构在特定荷载作用下变形几乎未受影响时,很难获得理想的识别结果。
而基于振动的结构损伤识别方法应用的条件限制少,效率高,但结构响应信号易受噪声的影响,准确性有待于提高。
结构的损伤识别可分为四个水平:(l)判断结构是否损伤。
(2)确定结构的损伤位置。
(3)定量结构损伤的程度。
(4)预测结构的剩余寿命。
1.基于损伤指标直接比较的损伤识别方法结构损伤引起结构动力特性变化,只要能找到某些反映结构动力特性变化的量,即损伤指标,直接对比其在损伤前后的变化情况即可达到识别损伤的目的。
目前,已经提出了频率、振型、曲率模态、应变模态、模态应变能等各种损伤指标。
最常用的指标是结构的频率。
频率属于系统全局量,局部损伤也可以反映到频率的改变上,但是使用频率作为损伤指标也有其局限性。
第一,结构不同部位的损伤可能造成相近的频率变化,使其不能反映空间结构变化信息。
第二,结构频率的变化对于结构损伤,尤其是早期的低水平损伤很不敏感。
相对频率而言,模态振型的变化对损伤较为敏感,早期的大多数方法是基于直接比较模态振型。
相对于位移模态,应变模态对结构损伤较为敏感。