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大型工程结构(如国家体育馆、大型桥梁,海上钻进平台等)在环境和载荷的作用下将会出现各种损伤,极端情况下会导致灾难性的事故,从而造成经济和人员的损失。因此,重大工程结构的损伤检测已成为研究的重点。
本文回顾了结构常见的损伤形式及检测机理,并且介绍了利用动态特性进行损伤检测的方法,通过对比优劣,指出了利用固有频率进行损伤定位的优越性。
首先,从理论上推导了进行损伤定位的方法,该方法表明损伤定位参数仅是损伤位置的函数,和损伤程度无关。在损伤定位的基础上,提出了判断损伤程度的方法。并且建立了悬臂梁试件和塔架的有限元模型,运用ABAQUS对两种结构进行了有限元分析,得到了损伤定位参数的变化规律,发现不同位置的损伤对结构的固有频率变化比的绝对值有不同的影响,并且每一个位置的损伤对应一组特定的数据,因此可以采用这种特定数据来进行损伤定位。
其次,研究了损伤程度对两种结构损伤定位结果的影响,发现对于悬臂梁试件,当模型试件缺口长度小于试件宽度的50%时,可以进行高精度的损伤定位,并且得到了当缺口长度小于试件宽度的50%时,缺口长度和固有频率变化平方的关系,从而可以进行损伤程度的判断。对于塔架结构,损伤程度对固有频率的影响很小,可以用该方法进行准确损伤定位,并且得到了缺口长度和固有频率变化的平方的关系,从而进行塔架的损伤程度的判断。并且发现两种结构表现出了相似的规律,从而说明了该方法的统一性。
最后,通过动态测试分析系统对悬臂梁试件和塔架结构进行了动态测试,得到了两种结构的模态参数,并且运用提出的方法进行了损伤定位和损伤程度的判断,判断结果准确,表明了该方法的有效性和统一性。