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基于应变模态的圆拱结构损伤检测实验研究

崔鹏  
【摘要】: 结构裂纹对结构服役安全构成了严重的威胁,早期的结构损伤识别对于完善管理、减少事故隐患具有重要意义。 本文采用理论推导、数值仿真和模型实验相互验证的研究方案。在分析工程结构动态检测损伤方法的研究现状和存在问题的基础上,对工程结构损伤检测识别的应变模态法进行了实验和数值仿真的探讨和研究,并将其应用于圆拱结构的损伤识别中。本文主要开展了如下四方面工作: (1)回顾和总结了历年来基于振动的结构损伤识别方法,重点介绍了应变模态技术在损伤识别中的应用。并分析了该领域的发展现状和存在问题。 (2)介绍了圆拱平面挠曲振动理论,并阐述了位移模态和应变模态分析理论。 (3)利用ANSYS有限元分析软件进行了数值模拟,对圆拱结构进行系列数值仿真分析,得出损伤位置、程度对模态参数一般影响规律:损伤对固有频率、位移模态影响不大;频率、位移模态及应变模态不适合诊断模态节点损伤;应变模态对非模态节点损伤非常敏感。 (4)对两端铰支的圆拱结构进行了不同损伤工况的实验研究,通MATLAB自编程序,用CMIF法识别结构模态参数,并与数值仿真结果进行对比,验证了本文数值仿真的可行性与有效性,同时研究了应变模态动力特性受损伤变化的影响规律,并就其中的一些问题进行分析和讨论。


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