桁架结构的损伤识别方法

【摘要】：随着经济的发展,科技的飞速进步,现代社会的建筑正向大型化,复杂化发展,这些结构在复杂的自然环境中受到各种威胁。为了保证安全,就要准确及时地对结构进行损伤检测以获得结构准确的运行状况,从而及时对损伤进行修复。桁架结构由于其重量轻,材料使用率高,在大型厂房、桥梁结构中都被广泛应用,因此对桁架结构进行损伤识别具有实用意义。对结构的损伤识别技术已经引起了许多专家学者以及工程技术人员的高度重视。 本文阐述了国内外损伤识别技术的研究现状,重点阐述了应用振动诊断技术进行损伤识别的应用现状。讨论了运用应变模态的方法对桁架结构进行损伤识别的思想以及方法。 本文选用桁架结构作为研究对象,利用桁杆单元的特殊性质,提出了将节点位移转变为单元应变的方法,从而利用损伤前后的应变变化对损伤进行识别。 运用此研究方法,本文对一简支桁架梁结构进行数值仿真计算,并提出了两种局部损伤的模拟方式,讨论了当桁架结构某一单元发生2.5%、5%、10%、20%以及40%等各种程度的局部损伤时,在各阶应变模态下,分别采用受损杆单元不同部位处的应变值作为整体受损单元的应变值时,采用应变模态法对损伤进行识别的情况,得出如下结论: (1) 在各阶应变模态下,当采用损伤部位处的应变值时,运用应变模态法能较好的识别出损伤的准确位置。而当采用非损伤部位处的应变值时,运用此法不能较好的识别损伤。 (2) 对于损伤程度的识别,各阶相差不大,都存在如下结论:当损伤程度不超过20%的情况下,受损单元的相对应变值接近于实际的损伤程度,而当损伤程度达到40%的时候,受损单元的相对应变值却远远大于实际的损伤程度。 (3) 低阶情况只能通过检测受损单元的应变变化来对损伤进行定位分析,并且效果比高阶的明显;而高阶情况下,除了通过检测受损单元的应变变化来对损伤进行定位分析以外,还可以通过检测相邻单元的应变变化来对损伤进行定位分析。 (4) 采用两种不同的损伤模拟方式对损伤进行识别分析,其识别效果相差不大。 通过本文的分析证明了应变模态参数是简支桁架梁结构损伤识别的敏感参数,研究表明:当简支桁架梁结构损伤超过10%以上时用应变模态法能较好的识别出损伤的准确位置以及损伤程度。