基于振动的多裂纹梁损伤识别方法研究

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在复杂的服役环境中,结构由于外部荷载的作用以及各种突发性外部因素的影响而出现局部的损伤,这些局部损伤对结构的安全构成了潜在的危险。由于应力集中,疲劳等诸多因素的影响,会使局部损伤不断的增大,导致整个结构的承载能力下降乃至破坏。如果能及时发现损伤,并诊断出局部损伤的位置以及损伤程度,就能及时进行修复,恢复结构的承载能力。因此,及时发现裂纹以及评估它的破坏程度,对于修复并延长结构的使用寿命,保障人们的生命和财产安全具有重大的实际意义。 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的基本检测方法。传统的无损检测方法是可视化或者局部化的试验方法,例如超声波方法、磁场方法、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部位可以接近。这就客观上要求发展新的远距实时的结构损伤探测方法。利用结构的振动响应和系统动态特性参数进行结构损伤探测是目前国内外研究的热点和难点。 该文主要进行了下列工作: 首先,对结构损伤检测的基本方法和最新研究进展进行了回顾,主要介绍了利用结构的振动响应和系统动态特性参数进行结构损伤检测的方法和研究进展,并进行了相应的评述。 其次,在前人的工作基础上,利用横向裂纹模型对单裂纹梁的损伤问题进行了相关的研究,给出了基于系统动态特性参数变化单裂纹梁损伤识别方程,通过实例证明了方法的有效性。 然后,在单裂纹梁损伤识别的工作基础之上,进一步将横向裂纹模型应用到双裂纹梁损伤识别上,并具体给出了相关的计算实例,通过与实验结果对比,所得结果具有较高的计算精度。 最后,在双裂纹梁损伤识别的工作基础上,进一步将研究推广到了含更多裂纹的梁上,并引入了传递矩阵法,对多裂纹梁的损伤识别进行了简化处理,使计算更加简便快捷。
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