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《中南大学》 2009年
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裂缝损伤结构动力分析及其识别方法研究

李学平  
【摘要】: 基于结构振动特性的损伤识别方法是近年来国内外研究的热点,它利用结构的反应或动力特性的变化来对结构的整体性能进行损伤监测。其核心是将结构系统的实测模态特性与健康结构的模态特性进行比较,判断结构是否发生损伤及损伤程度。本文对损伤结构的动力特性进行了分析,并提出了两种基于频率测试结果识别结构裂缝的方法,最后通过对混凝土简支梁在高温前后的模态分析,对由于高温引起的梁内裂缝进行了评估。 (1)将裂缝模拟为一无质量又具有一定刚度的转弹簧,应用传递矩阵方法得到了多处裂缝结构的动力特征方程,进而求解特征值。通过数值模拟,讨论了裂缝对梁的动力特性的影响,并与试验结构进行了比较,为结构损伤识别建立了理论基础。 (2)另外提出了一种计算多处裂缝梁结构固有基频的近似方法。考虑Euler-Bernouilli梁的弯曲振动,获得了梁固有基频的闭式表达形式。 (3)建立了基于梁能量变化的识别裂缝的算法,推导了含裂缝简支梁、悬臂梁和固支梁能量变化的表达式,介绍了裂缝识别的详细过程。并编制了计算程序。 (4)运用摄动方法和线弹性断裂力学理论,由振动系统的动力方程推导出结构损伤和模态参数间的联系,获得了基于有限元方法识别结构裂缝位置以及裂缝深度的算式。 (5)混凝土简支梁高温后的模态分析及其裂缝识别。对梁在高温前后进行了模态试验,得到损伤识别时所需的参数。本文在分离弹性模量对频率影响的基础上,应用前述损伤识别算法,对梁内由于高温产生的裂缝进行了识别。验证了本文提出的裂缝识别方法的有效性。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU312.3

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘文光;结构共振疲劳试验及裂纹构件的振动疲劳耦合分析[D];南京航空航天大学;2010年
2 李惟慷;矿用圆环链传动接触动力学及损伤机理的研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 崔璟;基于小波包能量方法的结构损伤识别应用研究[D];重庆交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 庄小燕;陈浩然;;基于频率和阻尼分析的含分层损伤复合材料层合板的损伤诊断[J];复合材料学报;2005年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘文光;结构共振疲劳试验及裂纹构件的振动疲劳耦合分析[D];南京航空航天大学;2010年
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3 李惟慷;矿用圆环链传动接触动力学及损伤机理的研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 周俐俐;沈鹃;;基于曲率模态和柔度曲率的变截面钢梁多损伤静态识别[J];四川建筑科学研究;2008年03期
9 冉志红;李乔;单德山;唐亮;;影响矩阵法在南京长江三桥状态识别中的应用[J];四川建筑科学研究;2008年04期
10 陈文元;赵雷;杜斌;;频率与振型对剪切型结构层间刚度的灵敏度分析[J];四川建筑科学研究;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 刘衍平;张刘斗;;电子设备机柜结构的模态分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 舒赞辉;韩秋实;;高速精密车削中心床身模态分析[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
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7 张安平;陈国平;;基础平稳随机激励下基于有限测点响应的结构动态响应计算[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
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10 袁旭东;周晶;;一种基于神经网络结构损伤识别组合参数法研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 包兴先;基于模型定阶和信号消噪的海洋平台结构模态参数识别研究[D];中国海洋大学;2010年
3 张敏;固定式海洋结构模型转换与动力特性研究[D];中国海洋大学;2010年
4 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年
5 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
6 魏要强;基于空运行激励的数控机床结构实验模态分析新方法[D];华中科技大学;2010年
7 刘强;基于复杂系统的铁路客流预测方法研究[D];中国铁道科学研究院;2008年
8 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
9 王红云;单根多楔带附件驱动系统动态特性建模与仿真技术的研究[D];华南理工大学;2010年
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1 张伟杰;高层建筑和高耸结构的简化动力分析[D];河南理工大学;2010年
2 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
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4 李友;数控机床床身系统动态特性分析[D];长春理工大学;2010年
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6 孔维峰;汽车水泵总成的动态特性研究[D];郑州大学;2010年
7 赵乐乐;在役桥梁结构健康诊断与寿命预测技术研究[D];郑州大学;2010年
8 张波;基于提升小波变换的框架结构损伤检测[D];郑州大学;2010年
9 王雷;典型船用设备与船体结构耦合抗冲击特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 郝卓;长轴表面滚压加工装置的设计及加工过程数值模拟的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 范凤明;李振平;凌云;;基于LS-DYNA的行星齿轮非线性动力学特性研究[J];车辆与动力技术;2008年01期
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4 李宏男,李东升;土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J];地震工程与工程振动;2002年03期
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4 王瑞杰;基于动态响应分析的点焊接头疲劳损伤与寿命预测[D];北京工业大学;2008年
5 黄建亮;轴向运动体系的非线性振动研究[D];中山大学;2004年
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8 熊红霞;桥梁结构模态参数辨识与损伤识别方法研究[D];武汉理工大学;2009年
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1 顾超林;加筋板连接件的振动疲劳研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 刘莲;卡链状态下矿用圆环链抗冲击影响因素分析[D];西安科技大学;2011年
3 王继强;高强度接链环强度的理论分析及优化设计[D];辽宁工程技术大学;2002年
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6 张发琼;矿用高强度扁平接链环有限元优化设计与实验应力分析[D];辽宁工程技术大学;2004年
7 丁财进;矿用扁平接链环的优化设计及疲劳寿命研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
8 孙伟;结构振动疲劳寿命估算方法研究[D];南京航空航天大学;2005年
9 林宝龙;小波变换在结构损伤识别中的应用研究[D];浙江大学;2006年
10 许广芳;刮板输送机接链及断链监测系统研究[D];太原理工大学;2006年
【二级引证文献】
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2 唐海友;;矿用刮板输送机圆环链传动系统动力学行为探究[J];科技致富向导;2014年23期
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1 严鹏;基于信号理论的桥梁健康监测降噪处理和损伤识别研究[D];西南交通大学;2012年
2 安宁;基于列车—桥梁耦合振动响应的桥梁损伤识别方法研究[D];北京交通大学;2013年
3 罗明军;汽车后扭力梁振动疲劳数值分析与研究[D];南昌大学;2014年
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1 胡磊;一种随机振动疲劳寿命分析技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
2 刘佟;车轴疲劳试验方法研究[D];西南交通大学;2013年
3 王佳莹;考虑温度影响下结构振动疲劳寿命估算[D];南昌航空大学;2012年
4 莫增模;拥堵状态下城市桥梁与汽车的共振分析[D];华南理工大学;2014年
5 崔泗鹏;连接件振动疲劳寿命分析的SSF法[D];南京航空航天大学;2012年
6 乔晓婷;超载对圆环链永久伸长变形影响研究[D];西安科技大学;2014年
【二级参考文献】
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2 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陶恒亮;频率平方变化比法和小波变换在压力管道损伤识别中的应用研究[D];大连理工大学;2001年
2 张治国;基于模态分析理论和神经网络的桥梁损伤识别方法研究[D];武汉理工大学;2005年
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5 张清华;基于概率可靠度的结构损伤识别理论研究及应用[D];西南交通大学;2006年
6 施洲;基于动力测试的桥梁结构损伤识别及性能评定理论与应用研究[D];西南交通大学;2007年
7 孙砚飞;基于光纤光栅传感的桥梁损伤识别与评估系统研究[D];武汉理工大学;2008年
8 尚鑫;基于动力测试的桥梁损伤识别研究[D];长安大学;2014年
9 闻骥骏;工程结构损伤识别的反问题研究[D];武汉理工大学;2006年
10 马辉;基于计算智能方法的简支梁桥损伤识别研究[D];吉林大学;2010年
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1 潘晓杰;钢管混凝土模型桥的试验模态分析及损伤识别算法研究[D];汕头大学;2008年
2 王建江;基于贝叶斯统计方法的桥梁损伤识别研究[D];浙江大学;2005年
3 霍立飞;基于频率的自由—弹性支承杆损伤识别方法研究[D];长沙理工大学;2004年
4 曹水东;桥梁结构损伤识别研究[D];长沙理工大学;2006年
5 杨涛;基于静动力测量数据的随机结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2008年
6 刘荣欣;一种基于频率的损伤识别新方法[D];郑州大学;2009年
7 杨海萍;基于特征正交振型差斜率的结构小损伤识别[D];华中科技大学;2009年
8 肖小文;小波能量法损伤识别研究[D];中南大学;2012年
9 王茂强;基于支持向量机的大跨度连续刚构桥损伤识别[D];西南交通大学;2009年
10 谭珂;斜拉桥结构施工状态下连续小波变换损伤识别方法的研究[D];长沙理工大学;2010年
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