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索网结构损伤识别数值与试验研究

高京京  
【摘要】: 近年来,随着科技的发展,张拉结构被广泛应用。由于该结构形式的设计服役期较长,受环境等因素的影响,可能会使结构发生损伤甚至发生事故。为了保障结构的安全性,对土木工程结构的损伤识别显得尤为必要。 本文将Hilbert-Huang变换(HHT)这种新兴的信号处理技术应用到索网结构损伤识别中。文中首先对其基本理论进行了详细介绍,然后对几种经典数值信号进行HHT分析。结果表明,该方法能很好地处理非线性和非平稳信号。然后对索单元进行了非线性有限元及找形分析,并通过有限元软件ANSYS,实现了两个索网结构的找形。 本文基于ANSYS有限元软件,对损伤前后的索网结构进行了数值分析,观察了静动力参数的变化,并对响应信号进行HHT变换,发现Hilbert边际谱随损伤程度和损伤位置的变化而变化。然后利用基于Hilbert边际谱构造的损伤指标,实现了对索网这类非线性结构的损伤识别,且能较好的识别损伤程度和损伤的大概位置。 本文还对一索网缩尺模型进行了试验研究。研究表明,索网结构表现出很强的几何非线性。文中还对部分索松弛后的结构进行了研究,利用HHT变换处理加速度信号得到Hilbert边际谱,损伤后边际谱幅值变大,规律与数值模拟结果相符。证明利用该方法进行索网结构损伤状态评估可行可靠。


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