焊接空间网架结构节点焊缝损伤诊断方法研究与试验验证

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网架结构是一种常见的结构形式,在使用期间难免损伤。由于网架结构节点、杆件众多,在所有节点布置传感器获得结构的响应信息进行损伤识别是无法实现的。针对这个问题,本文提出了基于小波分析法和应变模态分析法的两步诊断法对网架节点焊缝损伤进行识别研究,即采用小波分析的方法,合理划分结构的子区域,并布置有限个传感器,实现结构损伤子区域的判定。再在损伤子区域中采用应变模态分析法进行损伤定位。具体内容如下:1.利用Ansys有限元软件建立了带节点焊缝损伤的焊接空间网架结构的等效有限元模型。不同损伤程度的焊缝节点具有不同的节点刚度,通过修改Matrix27单元相应的实常数模拟焊缝节点的刚度变化。2.对杆件断裂损伤、节点焊缝损伤进行了基于小波分析法和应变模态分析法的两步诊断法的数值模拟分析。首先,根据各节点加速度高频信号奇异性值的大小来判断节点的损伤影响范围,并以此为依据将结构合理分区和布置传感器。其次,根据传感器节点加速度高频信号的奇异性判断损伤子区域;然后,在既定的损伤子区域,采用应变模态法定位损伤部位。计算结果证明了基于小波分析法和应变模态分析法的两步诊断法的有效性。3.按照Ansys有限元模型设计制作了一个试验模型,进行了网架结构节点焊缝损伤诊断方法的试验验证。首先,采集初始人工激励下网架节点损伤前后的加速度响应,采用小波分析法对其进行分析处理,判定损伤节点所在子区域。其次,在损伤子区域对具体损伤部位的识别进行了模拟试验,获取结构在简谐荷载作用下的位移稳态响应,并采用应变模态法定位损伤部位。试验结果进一步证明了本文提出的两步诊断法的可靠性。
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