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《重庆大学》 2010年
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基于改进模态参数灵敏度法的结构损伤识别研究

赵忠华  
【摘要】: 利用结构动力特性的变化识别结构损伤是一种简便快捷的方法,国内外学者在这方面开展了卓有成效的研究工作,提出不少根据结构模态参数变化进行识别损伤的方法。灵敏度法是其中较为常用的一种。利用模态参数灵敏度进行结构损伤识别的基本原理是根据结构模态参数对不同构件或者同一构件不同损伤程度的敏感程度的不同求出灵敏度矩阵,然后根据灵敏度矩阵建立结构损伤前后模态参数变化和当前损伤状态的一一对应关系,进而求解出结构的损伤状态。 本文主要针对基于模态参数灵敏度的结构损伤识别技术开展了较深入的研究,具体内容包括: ①推导了模态参数对于损伤构件的一阶和二阶灵敏度矩阵,并对在推导一阶和二阶振型灵敏度的过程中产生的模态截尾误差进行了改进。通过对梁结构灵敏度矩阵进行分析可以看出高阶模态对于损伤的敏感程度要高于低阶模态。 ②根据泰勒级数展开的原理分别建立了一阶和二阶的灵敏度方程,并分别对一阶和二阶灵敏度方程的求解进行了研究。对于一阶灵敏度方程本文选用广义逆法进行求解,对于二阶灵敏度方程本文选用基于内部映射牛顿法的子空间置信域法进行求解。 ③考虑到一阶灵敏度方程求解速度快和二阶灵敏度方程求解精度高的特点,本文提出了一种用于结构损伤识别的混合迭代算法,该算法用二阶非线性的解析解作为算法的第一次迭代值,用一阶灵敏度方程的求解值对该算法的第一次迭代值进行关于泰勒级数截尾误差的修正。 ④基于梁结构、桁架结构和框架结构的有限元理论编制了悬臂梁、连续梁、平面悬臂桁架、空间桁架、平面框架和空间框架的模态分析程序和损伤识别程序。用本文提出的混合迭代算法分别对其进行了损伤识别研究。研究表明,本文提出的混合迭代算法由于采用了精确度较高的二阶非线性解析解作为迭代修正的初值,因此,迭代修正精度更高,收敛性更好。 ⑤针对平面框架结构进行了本文提出的损伤识别技术的可视化研究,开发了平面框架体系损伤识别系统,该系统可根据用户输入的模型参数和控制参数自动形成有限元模型,并对其进行模态分析,利用模态分析数据通过前述的损伤识别理论对其进行损伤识别。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU312.3

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杨佑发;赵忠华;徐典;;基于改进模态参数灵敏度法的结构损伤识别研究[J];地震工程与工程振动;2011年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 童若飞;空间结构模态识别与实测方法研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李影军;建筑结构损伤识别方法的比较与可视化系统开发[D];重庆大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高赞明,孙宗光,倪一清;基于振动方法的汲水门大桥损伤检测研究[J];地震工程与工程振动;2001年S1期
2 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
3 陈存恩;李文雄;;结合灵敏度修正的遗传算法的结构损伤诊断[J];地震工程与工程振动;2006年05期
4 蔡晶,吴智深,李兆霞;静力荷载作用下结构参数识别及状态评估的统计分析[J];工程力学;2004年06期
5 张清华;李乔;唐亮;;基于损伤敏感指标的斜拉桥结构损伤定位研究[J];工程力学;2008年05期
6 杨秋伟;刘济科;;结构损伤识别的附加质量方法[J];工程力学;2009年05期
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9 张德文,魏阜旋;再论约束最小二乘法[J];计算力学学报;2000年04期
10 綦宝晖,邬瑞锋,蔡贤辉,李桂华;一种桁架结构损伤识别的柔度阵法[J];计算力学学报;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王翔;结构损伤识别的数值方法研究[D];清华大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李成;基于结构模态参数损伤识别的数值方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
2 史雅楠;基于模态参数敏感性的建筑结构损伤识别[D];华中科技大学;2005年
3 梁文广;框架结构模型修正与损伤识别研究[D];重庆大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王利恒;周锡元;阎维明;;结构损伤检测方法的一些新进展[J];四川建筑科学研究;2005年06期
2 郑宇;王月明;吴芳;毛杰;;底部框架—抗震墙结构在平稳随机干扰下的响应[J];四川建筑科学研究;2008年01期
3 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
4 许微微;丁晓唐;肖烨;;基于振型扩充的模态应变能法在结构损伤识别中的应用[J];四川建筑科学研究;2008年06期
5 张育智;何伟;李乔;单德山;;用于结构损伤识别的神经网络输入选取规则探究[J];四川建筑科学研究;2010年01期
6 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
7 马路;谢静静;;结构抗震混合试验技术中模态综合法的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年01期
8 朱军;张建国;郭晓亮;;王家湾充气式橡胶坝袋内压力与气温和坝顶溢流水深关系探讨[J];现代农业科技;2011年02期
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10 吴祥松;朱合华;叶飞;;岩土工程参数反分析的可辨识性研究[J];地下空间与工程学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 果乃涛;;链—回—环球团生产系统优化控制研究[A];2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集[C];2011年
2 朱庆华;顾美娟;;水闸闸室抗震动力分析及措施[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 韩忠旭;;代数比例相似观测器的定义及其数学分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 韩忠旭;;大惯性系统Luenberger函数观测器的鲁棒性[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 张涛;卓静;;泊松效应对碳纤维板材拉伸强度的影响研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
6 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
7 邱吉宝;张正平;;航天飞行器结构动力学一些研究与进展[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
8 刘五祥;仲政;;任意梯度分布的功能梯度板的柱形弯曲分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
9 王慧;刘正士;;基于HHT方法的结构模态参数识别[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 廖晓峰;吴中福;虞厥邦;;实现CDMA系统最佳多用户检测的一种稳健神经网络方法[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 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
3 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
4 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
5 陈海卫;波轮式全自动洗衣机脱水振动与抑制机理的研究[D];江南大学;2010年
6 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
7 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
8 姚宗健;横向振动在周期复合结构板中传播问题的研究[D];北京交通大学;2010年
9 杨陈;低噪声轻量化单缸柴油机的虚拟设计技术研究[D];浙江大学;2009年
10 白羽;梁、板、网架结构损伤诊断研究[D];昆明理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘贞刚;煤岩体破裂的微地震响应特征研究[D];山东科技大学;2010年
2 李静涛;煤矿开采岩层与地表变形数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
3 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年
4 何敬玉;罗茨鼓风机振动噪声分析与数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
5 田利辉;聚氨酯小框体外墙外保温体系研究[D];郑州大学;2010年
6 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
7 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
8 时磊;半潜平台动力定位系统的评估及优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 薛明玉;遗传算法和神经网络在结构损伤识别中的应用[D];大连理工大学;2010年
10 张文江;基于小波变换和应变能的网格结构损伤识别与定位研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨佑发;梁文广;;框架结构损伤识别的改进直接解析法[J];地震工程与工程振动;2010年05期
2 史治宇,张令弥,吕令毅;基于模态应变能诊断结构破损的修正方法[J];东南大学学报(自然科学版);2000年03期
3 田慧,裴昌幸;网络拓扑发现综述与展望[J];电信快报;2002年08期
4 蔡晶,吴智深,李兆霞;静力荷载作用下结构参数识别及状态评估的统计分析[J];工程力学;2004年06期
5 杨秋伟;刘济科;;结构损伤识别的附加质量方法[J];工程力学;2009年05期
6 王彤;张令弥;;运行模态分析的频域空间域分解法及其应用[J];航空学报;2006年01期
7 张毅刚;系统识别及其在建筑结构工程中的应用展望[J];建筑结构;1998年05期
8 廖丽惠,陈琳,龚正虎;网络管理系统中的拓扑发现[J];计算机工程与应用;2003年30期
9 张德文,魏阜旋;再论约束最小二乘法[J];计算力学学报;2000年04期
10 綦宝晖,邬瑞锋,蔡贤辉,李桂华;一种桁架结构损伤识别的柔度阵法[J];计算力学学报;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王茂龙;结构损伤识别与模型更新方法研究[D];东南大学;2003年
2 徐丽;基于模态参数的混凝土框架结构损伤诊断研究[D];湖南大学;2004年
3 王翔;结构损伤识别的数值方法研究[D];清华大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李成;基于结构模态参数损伤识别的数值方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
2 史雅楠;基于模态参数敏感性的建筑结构损伤识别[D];华中科技大学;2005年
3 张家弟;基于静力响应的桥梁结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2006年
4 谭国金;基于灵敏度方法的简支梁桥损伤识别[D];吉林大学;2006年
5 朱子;基于振动特性的结构损伤识别理论与方法研究[D];清华大学;2006年
6 梁文广;框架结构模型修正与损伤识别研究[D];重庆大学;2009年
7 董小军;基于灵敏度分析的结构动力模型修正及损伤识别研究[D];兰州理工大学;2009年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐典;结构损伤识别方法与传感器优化布置研究[D];重庆大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李宏男,阎石,林皋;智能结构控制发展综述[J];地震工程与工程振动;1999年02期
2 高赞明,孙宗光,倪一清;基于振动方法的汲水门大桥损伤检测研究[J];地震工程与工程振动;2001年S1期
3 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
4 邹大力,屈福政;基于修正模态的混合遗传算法结构损伤识别[J];大连理工大学学报;2005年03期
5 赵玲,李爱群,陈丽华;基于结构测试的损伤诊断方法研究[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期
6 孙增寿;任伟新;陈隽;;基于小波包分析的框架结构损伤识别[J];防灾减灾工程学报;2006年04期
7 易伟建,刘霞;基于遗传算法的结构损伤诊断研究[J];工程力学;2001年02期
8 孙国,顾元宪;连续梁结构损伤识别的改进柔度阵方法[J];工程力学;2003年04期
9 孙宗光,高赞明,倪一清;基于神经网络的桥梁损伤位置识别[J];工程力学;2004年01期
10 郭惠勇,张陵,周进雄;基于改进加权D-S信息融合的结构多损伤位置识别[J];工程力学;2005年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李林;剪切型框架结构损伤检测的数值与试验研究[D];华中科技大学;2005年
2 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
3 桂冰;结构动力模型修正的数学理论与方法[D];南京航空航天大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 孙志星;桥梁健康诊断的子结构刚度修正法研究[D];石家庄铁道学院;2005年
2 逯广东;框架结构体系损伤识别方法研究[D];大庆石油学院;2006年
3 李成涛;框架结构的模型修正与损伤识别研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 张新亮;基于完备模态空间的两阶段结构损伤识别方案[D];重庆大学;2007年
【相似文献】
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1 和飞,叶燎原;基于振动的结构损伤识别方法综述[J];工程抗震与加固改造;2005年S1期
2 郭惠勇;李正良;彭川;;结构损伤动力识别技术的研究与进展[J];重庆建筑大学学报;2008年01期
3 杨秋伟;;结构损伤的一种两阶段诊断方法[J];机械强度;2008年04期
4 王柏生,丁皓江,倪一清,高赞明;模型参数误差对用神经网络进行结构损伤识别的影响[J];土木工程学报;2000年01期
5 刘天怡;彭凯;;基于模态柔度相对变化量的结构损伤识别[J];山西建筑;2010年10期
6 李永梅;周锡元;高向宇;耿麟;赵胥英;;柔度曲率法对梁结构的损伤诊断[J];北京工业大学学报;2008年11期
7 余昆;倪海波;唐小兵;;基于神经网络和遗传算法结合的桥梁结构损伤诊断[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2006年02期
8 张立涛;李兆霞;费庆国;;基于加速度时域信息的结构损伤识别方法研究[J];振动与冲击;2007年09期
9 郭巍;孙建刚;陈光宇;;外激励作用下基于相关应变变化率的薄板损伤研究[J];黑龙江水利科技;2009年03期
10 刘晖,瞿伟廉,袁润章;基于有限测点信息的结构损伤识别柔度法[J];计算力学学报;2005年03期
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1 赵昕;杨文健;;基于连续小波的结构损伤识别及定位方法[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
2 方圣恩;;基于响应面模型修正的结构损伤识别[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
3 徐建立;杨飞宇;;基于声音信号的结构损伤识别方法[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年
4 刘海卿;宗虎;;基于小波变换和应变能的在役输电塔结构损伤识别[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
5 钟军军;;模型缩聚在结构损伤识别中的应用研究[A];第六届全国土木工程研究生学术论坛论文集[C];2008年
6 宗周红;曹竞;王炜峰;;结合小波包能量和支持向量机的结构损伤识别[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2010年
7 王秋萍;郭迅;王洪星;;损伤部位向量法(DLV)在结构损伤识别中的应用[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
8 徐训;欧进萍;;基于二次刚度修正的结构损伤识别新方法[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
9 和飞;叶燎原;;基于振动的结构损伤识别方法综述[A];第二届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2005年
10 姜丽萍;崔士起;谷风川;;经验遗传-单纯形算法在桥梁结构损伤识别中的应用[A];山东土木建筑学会建筑结构专业委员会2008年学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐典;结构损伤识别方法与传感器优化布置研究[D];重庆大学;2011年
2 方圣恩;基于有限元模型修正的结构损伤识别方法研究[D];中南大学;2010年
3 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
4 李晶;基于广义柔度矩阵的结构损伤识别研究[D];吉林大学;2011年
5 白羽;梁、板、网架结构损伤诊断研究[D];昆明理工大学;2008年
6 童若飞;空间结构模态识别与实测方法研究[D];浙江大学;2011年
7 郭健;基于小波分析的结构损伤识别方法研究[D];浙江大学;2004年
8 静行;基于独立分量分析的结构模态分析与损伤诊断[D];武汉理工大学;2010年
9 李学平;裂缝损伤结构动力分析及其识别方法研究[D];中南大学;2009年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵忠华;基于改进模态参数灵敏度法的结构损伤识别研究[D];重庆大学;2010年
2 宋仙云;利用测试数据的空间杆系结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2010年
3 高振闯;基于归一化频率变化比和柔度指标的结构损伤识别方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 陈曦;基于PSO算法的结构损伤精细识别[D];暨南大学;2011年
5 汲生伟;基于柔度矩阵差比值法的梁式结构损伤识别的研究[D];兰州理工大学;2010年
6 邓旭华;基于小波分析和BP神经网络的结构损伤识别方法研究[D];长沙理工大学;2010年
7 赵常峰;基于应变模态分析理论的工程结构损伤识别方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 张勇;基于曲率模态变化率指标的结构损伤识别方法研究[D];武汉理工大学;2010年
9 夏炎;南京奥体中心体育场空间结构损伤识别初探[D];东南大学;2004年
10 史文海;基于递推随机有限元的随机结构损伤识别方法[D];武汉理工大学;2005年
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