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《中国地震局工程力学研究所》 2009年
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直管损伤识别若干问题的研究

黄勇  
【摘要】: 鉴于在结构健康诊断中模态参数对局部损伤不敏感,作者依据波动概念探讨了结构局部损伤的定位和损伤程度的识别方法。本文针对匀直钢管中损伤的识别,采用理论分析、数值模拟和物理试验相结合的方法论述了这一研究方向的可行性。具体研究结果如下: 1.通过数值模拟阐明了在管端横截面上一点的敲击作用下,细长直管中的波动用一维定型波波动方程描述的条件。研究结果表明,在离开敲击端一定距离后,直管中激励出的三维频散波动可以近似地用一维定型平面波描述。基于一维定型波模型提出了将直管中的全波场分解为单向波场的两种方法:其一利用在直管的同一点上取得的两个观测记录(位移、速度、加速度和应力(应变)四个物理量观测记录中任取其二),导出在该观测点邻近区域内提取单向波的公式;其二利用相邻两个观测点的同一物理量记录导出波场的分解公式。 2.针对钢管损伤常见的特点,建立了与一维定型波模型匹配的两个简化的损伤力学模型:其一描述直管在有限长度上刚度的改变,简称为连续损伤模型。其二描述直管的横向裂缝,建立了估算裂缝自由面远场效应、并与一维定型波模型匹配的简化裂缝模型。基于上述损伤模型和单向波概念提出了直管损伤的一种简化识别方法:利用直管两个观测点的记录判断其间是否存在损伤以及损伤的程度。这一检测方法的特点在于,它仅与观测点之间的管段有关,而与结构的其他部分无关。通过算例说明了反演方法的可行性和灵敏度。 3.进行了完好直管、与连续损伤模型对应的有套箍直管和具有横向切口直管等的敲击试验。试验研究结果包括:第一,验证了一维定型波模型的有效性,检验了依据实测信号分离单向波的效果;第二,分析了直管端部、套箍、横向切口等损伤部位反射波的特点,检验了损伤部位定位的方法;第三,对损伤程度的识别作了初步尝试,提出了进一步工作方向。此外,利用HHT等信号处理方法进行了去噪及损伤定位方面的探讨。 4.结合结构损伤识别,对时频信号分析方法HHT的理论、方法和存在的问题作了较系统的讨论,并使用FFT的改进算法使有效频谱带宽达到两倍Nyquist频率,改进了HHT时频分析的效果。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O346.5

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王洪星;杆件损伤的试验与数值模拟研究[D];中国地震局工程力学研究所;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
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3 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 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
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8 赵俊;结构健康监测中的测点优化布置方法研究[D];暨南大学;2011年
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10 唐晖;地震波动数值模拟及稳定性研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
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1 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
2 李卓帅;深水半潜平台全寿命期结构健康状态管理研究[D];大连理工大学;2010年
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4 鉴学升;隧道爆破对地面振动影响的研究[D];长沙理工大学;2010年
5 刘望球;基于Patran的水泥路面破碎机理研究及设备研制[D];长沙理工大学;2010年
6 张立杰;地下水工隧洞地震响应的数值模拟研究[D];昆明理工大学;2010年
7 谢小可;抑制EMD端点效应方法的研究[D];昆明理工大学;2010年
8 韩冰;新世界会展中心大直径桩检测及数值模拟分析[D];昆明理工大学;2010年
9 李晓斌;HHT中EMD方法正交性的研究[D];昆明理工大学;2010年
10 陆洋;HHT端点问题抑制方法的研究[D];昆明理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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【相似文献】
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7 曹宗杰;金延中;唐健;于洋涛;陈荣明;;基于结构动力学对某型机翼结构损伤识别的研究[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
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9 记者  吴晓菁 通讯员  王夏儿 张莉;月租14500元!思明西一店面拍出高价[N];厦门日报;2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄勇;直管损伤识别若干问题的研究[D];中国地震局工程力学研究所;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 李琦;基于环境激励的刚构—连续组合梁桥的模态分析与损伤识别[D];大连理工大学;2010年
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4 周建荣;钢桁架拱桥结构基于神经网络的损伤识别法[D];重庆大学;2010年
5 王义远;简支梁损伤识别曲率模态方法分析[D];西南交通大学;2010年
6 范小军;梁桥的动力损伤诊断技术研究[D];重庆交通大学;2010年
7 郭宗江;基于应变模态的桁架结构损伤识别[D];兰州理工大学;2010年
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10 郝文峰;基于Hilbert-Huang变换和振动传递率的玻璃幕墙开胶损伤识别研究[D];江苏大学;2010年
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