基于动态测量数据损伤定位识别的比较研究

动态测量数据经模态分析可得到结构动态参数,通过结构动态参数的变化能识别土木工程结构中的损伤.利用模态柔度、曲率模态和模态柔度曲率3种损伤定位识别方法的基本原理,以模态柔度差、曲率模态差和模态柔度曲率差为识别参数对简支梁结构损伤定位进行了数值模拟的对比分析.结果表明,当结构单处损伤时,3种参数均能有效识别损伤位置,当结构多处损伤时,曲率模态差和模态柔度曲率差比模态柔度差具有更好的识别精度.     

基于模态应变能原理的简支钢梁损伤识别研究

为解决目前多数梁式结构的损伤识别方法精度不足,且缺少模型试验对数值模拟结果进行验证等问题,利用模态应变能原理,运用数值分析和试验研究的方法对简支工字形钢梁的损伤识别进行研究。研究结果表明:模态应变能法可识别出简支梁内部的损伤;与通过固有频率变化的损伤识别相比,模态应变能法在梁损伤位置及损伤程度识别方面具有明显优势。     

基于应变能和隶属度的结构损伤识别研究

为了解决测量噪声等引起的损伤识别结果不确定问题,提出了一种基于模态应变能和隶属度的损伤识别方法.首先描述了云模型的基本理论及其数字特征;然后给出了基于模态应变能的计算公式及其损伤指标,即模态应变能耗散率指标和模态应变能等效指标,并将两种指标作为云模型的相关参数;最后对逆向云发生器和云模型数字特征估计值进行了分析,并基于隶属度函数等量优化原则提出了一种应变能隶属云损伤识别方法,并利用了Udwadia方法来模拟产生随机试验测量数据,采用了多次测量产生的不确定数据进行了损伤识别研究.数值算例结果表明,提出的应变能隶属云方法可以较好地处理测量噪声引起的不确定问题,其对含噪数据的识别结果明显优于单纯的模态应变能耗散率指标和模态应变能等效指标.     

焊接管道超声导波损伤识别与定位方法

【目的】基于超声导波的损伤检测技术在长距离管道损伤快速检测中具有广阔的应用前景,通过分析损伤引起的超声导波散射信号,可实现损伤的识别与定位。但对于焊接管道,焊缝同样会导致超声导波发生散射,干扰损伤散射波提取,增加管道损伤检测的难度。【方法】针对损伤检测受焊缝影响的问题,根据焊缝与损伤散射波信号的不同特性,提出一种基于模态转换的超声导波损伤轴向定位方法。采用压电传感器激励单一L(0,2)模态超声导波作为入射波,根据轴对称模态与弯曲模态的周向特性,提取传感器接收信号中模态转换产生的F(1,3)模态信号,识别损伤反射回波,再结合L(0,2)与F(1,3)模态超声导波传播速度,实现管道损伤轴向定位。通过焊接管道损伤检测数值模拟与实验研究验证,在管道不同位置设置损伤,对损伤定位方法进行验证。【结果】数值模拟与实验结果表明,基于提取模态转换信号的方法可实现管道全域损伤检测,包括焊缝区与非焊缝区损伤,损伤轴向定位误差在3%以内。随着损伤深度增大,F(1,3)模态幅值增大,可为损伤深度的识别提供依据。采用传统基于L(0,2)模态反射回波的方法难以有效辨识焊缝区域损伤。【结论】与传统基于反射回波的管道损...     

基于模态曲率改变率与神经网络的桥梁损伤识别

将模态曲率改变率和BP神经网络理论相结合,提出了桥梁结构损伤识别的新方法,据此识别结构损伤位置和损伤程度,并以一简支梁结构和一座连续梁桥为例进行了损伤识别.计算结果表明,该方法可以获得令人满意的识别精度.在结构参数化有限元模型存在误差的情况下,该方法仍然可以获得较好的识别效果,可应用于复杂桥梁结构体系的损伤识别.     

基于压电陶瓷传感器的管道损伤识别

为研究外荷载冲击作用下管道裂纹损伤的识别方法,以自制的落球控制装置对空管和充水埋土管道2种不同服役工况下的健康管道、单损伤管道以及多损伤管道进行荷载冲击试验.利用压电陶瓷传感器拾取外荷载冲击不同损伤工况下的空管以及充水埋土管道所产生的应力波信号,先以小波包能量公式分别健康与损伤管道上传感器监测信号的能量,再根据均方根偏差计算得到损伤指数,基于损伤指数变化进行管道损伤识别可行性研究.结果表明,空管损伤指数随着传感器至损伤距离的增大而减小,同时损伤识别的灵敏度也随之降低,空管的损伤指数随着损伤轴向宽度的增大而增加;以损伤指数为判定指标,不仅能有效定位空管单个裂纹损伤和多个裂纹损伤的存在和存在位置,还能有效识别裂纹损伤的严重程度;改变管道的服役工况,基于该指标仍能实现不同服役工况下管道单损伤与多损伤的存在位置及损伤严重程度的识别.以损伤指数为指标来进行管道损伤识别的方法切实可行且具有普遍性.该研究成果为服役管道的健康监测提供了重要参考.     

小径木白桦锯材干燥质量的影响因素分析

通过对小径木白桦锯材进行常规干燥试验,检测了锯材干燥后的可见干燥缺陷,分析了影响小径木锯材干燥质量的因素.考察的因素包括:小径木的木材性质、加热方式、径弦材类型、锯材在干燥室中的位置及锯材的加工尺寸误差.研究结果表明,小径木材质差、变异性大是锯材在干燥过程中容易发生弯曲、变形的根本原因;加热方式是影响锯材干燥质量的重要因素;径弦材类型、锯材在干燥室中的位置及锯材的尺寸误差对锯材的干燥质量也有一定影响.根据分析的结果提出了提高小径木锯材干燥质量的措施.     

基于冲击弹性波的钢筋混凝土梁损伤识别

为实现对钢筋混凝土桥梁的损伤快速识别的目的,本文在已广泛应用的振动测试技术基础上,结合冲击弹性波检测技术进行静力加载,利用非接触式应变位移视频测量分析系统采集不同工况下试验梁加载全过程的应变云图和裂缝开展特征,然后进行动力激振,通过冲击弹性波在梁体内不同阶段的传播规律对试验梁进行动力损伤识别研究。结果表明:与完整试验梁相比,梁体产生裂缝后冲击弹性波信号出现了差异,加速度峰值时间差呈明显增大趋势,提出了"损伤时间差"指标来判别损伤的位置和大小,据此,可实现对钢筋混凝土梁的快速动力评价。     

基于深度信念网络的风机叶片结构损伤识别研究

【目的】解决由于模态参数辨别的不确定性,以及虚假模态干扰造成的风机叶片结构损伤识别精度不高的问题.【方法】采用以深度信念网络提取的模态参数特征向量作为标识量的损伤检测方法.首先分别获取ANSYS仿真和实验条件下风机叶片的模态参数;然后利用深度信念网络提取模态参数特征向量作为损伤标识量,检测多种工况下的风机叶片损伤,并与传统BP神经网络方法进行对比;最后搭建实验平台,在实验条件下验证方法的有效性.【结果】基于深度信念网络的损伤识别方法相比传统BP神经网络精度更高,网络训练时间更长.【结论】将深度信念网络提取的模态参数特征向量作为BP神经网络训练的输入向量,可以减小噪声和虚假模态信息等因素对损伤识别结果的影响,提高损伤识别的精度.     

钢筋混凝土结构锈蚀损伤定位

对钢筋混凝土结构锈蚀损伤定位进行了研究,以频率变化平方比作为锈蚀损伤参数,从理论上证明该参数是锈蚀损伤位置的函数。锈蚀钢筋混凝土结构试验结果表明预测的损伤位置和实际的损伤位置较一致,模态参数用于检测混凝土结构构件中的损伤,为大型结构的鉴定和评估提供了新的途径。     

遗传算法在结构损伤模式识别中的应用

研究了遗传算法在结构损伤诊断中的应用。将结构的损伤诊断问题等价为结构的损伤模式的识别问题,并应用遗传算法的全局搜索功能来实现损伤状态的优化识别。其中应用结构的第一阶振型变化率作为结构的损伤诊断标识量,从而减小遗传操作的种群规模,极大的提高了遗传算法的计算效率。四边固支板结构的单位置以及多位置损伤诊断算例说明了该方法是可行的,具有较高的识别精度。     

不同储料工况粮仓动力特性及相互作用分析

为研究不同储料工况下立筒群仓的动力特性及各单仓个体之间的动力相互作用,以河南省郑州市某工程用粮食群仓为研究对象,进行了空仓和满仓2种储料工况下的结构模态分析。该粮仓尺寸较大,由3行5列共15个单仓个体组成,平面外轮廓24.0 m×40.0 m,总高34.5 m。为获得较全面的分析结果,对粮仓前7阶自振频率和振型进行了分析研究,结果表明:空仓工况频率值大于满仓工况频率值,空仓是满仓的几乎2倍,说明粮食散粒体对粮仓所提供的质量效应远远大于其提供的刚度效应。粮仓前3阶振型为结构整体变形,而且受储料的影响不明显,各单仓个体的动力反应大小基本相同,可以忽略单仓个体之间的动力相互作用;粮仓后4阶振型为结构局部变形,满仓工况较空仓工况结构振型的平面形状和立面形状更复杂,各单仓个体因所处位置不同受约束程度不同所以动力反应大小不同,而且参与动力相互作用的单仓个体数目也较空仓工况多,说明储料的存在对4阶及以上振型影响显著。     

2008年南亚热带作物研究所种质匾橡胶树根寒害调查

采用根段统计,x^2测验法分析发现,20cm以下较深土层中根的受害程度明显轻于较浅土层中的。地上部分寒害级别相同的同一品系,不同砧木的根受寒害程度差异显著。1～3级寒害树中,直径大于等于0．25cm的根段的死亡率差异不显著。3级寒害树细根根段死亡率极显著高于2级寒害树的。本次调查结果对橡胶树寒害后处理、高产抗寒品种推广应用及其抗寒力保持等方面具有参考价值。     

拼板结构的古筝共鸣面板振动模态研究

  目的  古筝共鸣面板的结构是影响其振动性能的重要因素之一,不同结构的共鸣面板发出的音质与音色会有所差异,迄今很少有学者就拼板古筝共鸣面板的振动发声特点展开研究。  方法  本研究以拼板古筝共鸣面板为研究对象,利用两种模态分析方法探讨其声学振动性能。采用实验模态分析法,运用数字信号处理技术对采集到的激励力信号和振动响应信号进行分析,经过数据转换求得系统的频响函数,进而得出各阶次共振频率及其对应模态振型;采用计算模态分析法,建立拼板结构共鸣面板的三维模型,运用有限元法对其进行离散,通过近似方法求解出各阶次共振频率及其对应模态振型。  结果  实验模态结果显示:拼板共鸣面板能够识别到的阶次有(0, n)和(1, n)阶,且多集中在(0, n)阶,(1, 4)、(1, 6)、(1, 7)和(1, 10)阶为沿横纹理方向和顺纹理方向弯曲振动叠加的复合振动,识别较困难。从振型上看,拼板共鸣面板各阶的模态振型相对清晰易识别。与实验模态结果相比,计算模态分析能够识别到选定阶次范围的所有阶次,所得振型图更加均匀且理想,而实验模态分析时个别阶次较难识别。拼板共鸣面板计算模态结果与实验模态结果呈显著的线性相关性,相关系数为0.999 6。  结论  从模态分析结果来看,相对整板结构,拼板共鸣面板各阶共振频率对应的模态振型整体清晰易识别,振动频率更高;从木材利用率方面来讲,相对于制作整板,拼板共鸣面板更有利于节约木材资源。通过两种模态分析结果综合对比,验证了计算模态分析应用于拼板结构古筝共鸣面板的振动模态研究具有可行性。      

整板结构的古筝共鸣面板振动模态的研究

[目的]古筝的演奏效果除了与演奏者的技艺有关,与古筝本身的结构也有密不可分的联系.其中共鸣面板接收琴弦的振动并引起共振发声,是古筝发声过程中至关重要的一部分.本研究以整板结构古筝共鸣面板为研究对象,利用不同分析方法探讨其声学振动性能.[方法]采用ZSDASP信号采集分析软件对整板结构共鸣面板进行实验模态分析,得出各阶次...     

开裂缺陷对木材振动性能的影响

采用快速傅立叶变换频谱仪（FFT）对含天然缺陷的杨木木材试件进行试验模态分析,得出试件的6阶共振频率、每个敲击点的虚频图和一阶模态振型。通过分析虚频图、共振频率和一阶模态振型,与无开裂木材相比,开裂木材的共振频率更低。无开裂试件的虚频图在每阶共振频率处有且只有1个峰值,且虚频曲线平滑性良好。而对于含开裂缺陷的试件,位于开裂缺陷上的敲击点的虚频图在第4、第5、第6阶共振频率上会出现2个峰值,而其他无开裂的敲击点的虚频图在任何一个共振频率上都只有1个峰值。研究表明,可以通过共振频率、模态振型来检测木材开裂缺陷,通过每个敲击点的虚频图在共振频率上峰值的变化情况可以判断出开裂的位置。     

3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态研究

【目的】研究完全自由、四节点支承和两对边简支3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态,为开展3种边界条件下足尺定向刨花板弹性常数振动检测结果的对比研究奠定基础。【方法】以4种厚度的足尺定向刨花板为研究对象,采用有限元软件COMSOL Multiphysics对完全自由、四节点支承和两对边简支的足尺定向刨花板进行了模态灵敏度分析,分别确定这3种边界条件下对其长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量这3个弹性常数灵敏度最高的模态;通过试验模态分析测得足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶振动模态参数,并对比和分析其在这3种边界条件下的振动模态参数检测结果。【结果】计算和试验模态分析得到的这3种边界条件下足尺定向刨花板的前9阶模态振型形状和阶次分别是相同的;足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶模态中,除模态(m, 0)、(0, 2)和(1, 1)外,其余模态均为单一方向的弯曲和扭转或不同方向弯曲的叠加模态;用于计算足尺定向刨花板长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量的最高灵敏度模态,在完全自由下为模态(2, 0)、(0, 2)和(1, 1),对应阶次分别为第2、4和1阶;在四节...     

板结构裂纹损伤诊断研究

分析了板结构的裂纹损伤动力特性并研制了损伤诊断方法。首先以四边固支板结构为例进行裂纹损伤的动力特性分析,进而比较了裂纹损伤与局部损伤之间的联系与区别,以此为基础提出了裂纹损伤诊断的方法,并以一阶振型变化率为损伤标识量提出了裂纹损伤诊断步骤。最后应用提出的损伤诊断方法对含裂纹损伤的周边固支圆板结构进行了损伤诊断,结果显示该方法是有效的。