对几种损伤识别方法的噪声敏感性分析

以简支梁、三维框架结构、Benchmark框架模型、海洋平台结构为分析对象,选择柔度差值曲率法、模态应变能法、改进后的模态应变能法和交叉模型交叉模态方法（CMCM）等4种结构损伤定位指标,对分析对象的抗噪声干扰能力进行对比分析。分析结果表明,改进后的模态应变能法和CMCM方法对于结构损伤定位均有较好的抗噪性。     

基于模态应变能法的钢箱梁桥损伤识别

基于模态应变能法的基本理论,得到适用于钢箱梁桥损伤识别的指标。以某钢箱梁桥为例,假定结构在特定位置发生不同工况的损伤,利用Midascivil建立起有限元模型,得到前4阶的模态参数,编制相应的matlab程序进行损伤分析。分析结果表明:模态应变能法可以准确地识别结构的损伤位置。且高阶应变能变化率指标比低阶应变能变化率指标对结构的损伤更为敏感,奇数阶应变能变化率指标比偶数阶应变能变化率指标对结构的损伤更为敏感,定位更为准确。     

简支梁损伤定位的直接指标法应用

结构损伤诊断主要内容是对各种工程结构进行检测并对检测结果做适当的分析,从而确定结构的健康状况。损伤诊断要解决的关键问题之一是判断结构损伤的位置。结构损伤会对结构的物理特性如刚度,质量,阻尼等产生影响,从而使结构的模态参数如固有频率、振型等发生改变。研究结果表明应变相比固有频率和振型对局部损伤更加敏感。基于应变模态差分原理的损伤定位直接指标法ISMSD(Strain Mode Shape Difference)具有无需原始模态数据的优点。本文通过有限元方法计算得到非贯穿裂纹梁的位移模态,进而计算得到应变模态。再对经过三次样条插值的光滑应变模态差分曲线进行直接损伤指标值计算。对假定两处损伤的简支梁在几种不同损伤程度状况下进行数值仿真计算,直接根据直接指标值的大小正确地判定了损伤位置,尤其是损伤量较小时。     

基于模态曲率法的海洋平台结构损伤识别与定位研究

针对海洋平台结构特点,将海洋平台结构分为若干子结构,基于模态曲率法结合模态应变发展了一种适用于海洋平台结构的损伤识别与定位方法.为了验证该方法的可行性和有效性,以一典型导管架平台为数值算例,建立有限元损伤模型,分别进行了单构件损伤及多构件损伤时的识别效果研究.数值计算结果表明将模态曲率法和应变模态相结合进行海洋平台的损伤识别与定位是切实可行的.     

复合材料螺旋桨模型的应变模态与振动特性

采用有限元模态算法和应变模态测量试验对比金属桨和碳纤维桨模型的固有频率、位移和应变模态振型,试验测得铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内。碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,前者结构阻尼是后者的4倍左右。计算二者在流域中的湿模态,铜桨的前四阶湿模态固有频率比干模态减小18%~33%,碳纤维桨减小54%~64%。研究铜桨和不同铺层碳纤维桨之间的振动特性,得出有利于减轻振动的纤维铺层方式,优选出的碳纤维桨总振动加速度级(TAL)比试验用碳纤维桨降低2 d B。     

三明治夹层板振动特性与优化

针对粘弹性材料的频变性,采用模态应变能法求解三明治夹层结构的各阶固有频率及损耗因子,讨论粘弹性材料的厚度、刚度变化对结构的频率和损耗因子的影响,并采用零阶近似法进行模态损耗因子的初步优化设计;最后,对夹层板结构的横向应变动力响应进行探讨。计算结果表明,所提出的建模及计算方法有效,对于三明治夹层板的动力特性研究,考虑芯层的横向应变影响是必要的。     

基于动力特性与小波变换的损伤检测方法在海洋平台中的应用

研究了平台下部结构的不同位置发生不同程度损伤时，利用数值计算可以得到平台结构的固有频率、振型、模态应变能、频响函数等有关参数。利用上述参数变化，可以用来识别损伤、损伤位置以及损伤程度。研究表明，振型参数可以用来对损伤进行定位，模态应变能方法可以发现结构的早期损伤，而频响函数可以发现下部结构任何构件的断裂；借助于小波变换对频响函数进行分析，可以发现早期结构损伤。     

梁结构损伤诊断直接指标法应用

结构损伤识别主要是对各种工程结构进行检测并对检测结果做适当的分析,从而确定结构的健康状况。有研究表明应变模态比固有频率和振型对局部损伤更敏感,可以很好地进行结构损伤识别。结合有限元方法和直接指标法ISMSD(Strain Mode Shape Difference),无需原始模态数据,只根据损伤后的经三次样条插值的光滑应变模态差分曲线即可进行相关计算。文章应用该方法对假定损伤简支梁在多种不同损伤程度情况进行数值仿真计算,并给出损伤位置直接指标曲线。结果表明,该指标法能正确地判定损伤位置,尤其是损伤量较小时。     

基于模态应变能的高桩码头桩基损伤识别研究

基于动力指纹对高桩码头进行损伤识别是工程界的研究热点。通过建立高桩码头模型,采用有限元数值模拟和模型试验研究模态应变能在高桩码头桩基损伤识别中的适用性。研究结果表明:基于有限元数值模拟的模态应变能损伤识别方法可以准确定位桩基损伤位置且可定性反映损伤程度;基于试验振型得到的模态应变能可识别桩基损伤位置,但由于试验误差和噪声干扰的存在,会存在误判现象。高桩码头桩基模态应变能损伤识别方法的广泛应用还需要依赖动力测试技术和模态分析技术的进一步发展。。     

光纤布拉格光栅结构应变监测系统在船体上的应用

介绍一种光纤布拉格光栅应变结构检测系统,该系统是针对如船舶、桥梁、飞行器等需要对关键结构进行应变测量的智能监测系统。该系统传感器采用减敏片式弹簧结构,使应变测量范围可达到10 000με,满量程精度为0.1%,同时可达到实时准确的在线监测。经实船验证,该系统数据采集迅速、可靠性高。     

基于结构动力学特性的高桩码头横向排架传感器优化布置方法

为了对高桩码头结构健康监测系统中的传感器布置提供理论指导,提出了一种基于结构动力学特性的传感器优化布置方法。在对高桩码头代表性结构单元横向排架进行结构动力学分析的基础上,运用模态应变能法选择高桩码头横向排架传感器初始测点;建立初始模态矩阵,然后利用模态置信度法和序列法对模态矩阵进行迭代、优化,确定传感器测点布置。建立了单个横向排架的数值仿真模型,利用传感器优化布置方法得到横向排架7根桩基的传感器测点布置结果,并对测点布置进行评估。模态向量间的夹角趋于正交,传感器布置方案有效,证明该传感器优化布置方法适用于高桩码头的传感器优化布置。     

应变模态在钢架结构损伤诊断中的应用

为了确保人民生命财产的安全,开展钢架结构结构的损伤诊断研究是必须的。本文提出了基于应变模态的钢框架结构的损伤诊断法,该方法能够对结构的损伤的进行准确的识别,具有一定的实际价值。     

粘弹性自由阻尼加筋板的随机响应分析和试验研究

本文针对粘弹性自由阻尼结构,基于模态应变能法推导出同时考虑粘弹性阻尼损耗因子和弹性模量频变效应的模态损耗因子修正公式,并选取某压筋板进行了计算和验证。在此基础上,以船舶阻尼加筋板为研究对象,开展随机响应试验研究,并对试验模型的模态损耗因子和随机响应进行了数值计算和对比分析。结果表明,采用该修正公式确定粘弹性自由阻尼结构的模态损耗因子,进而计算随机响应的方法是可行的。该方法对阻尼减振的相关分析研究具有参考价值。     

舰船用两级行星传动系统的固有频率啮合刚度敏感度分析

国内外的学者只对单级行星齿轮传动系统的固有频率参数敏感度进行了研究,而两级人字齿行星传动系统的固有频率参数敏感度研究还未见报导。文中针对大型舰船机械装置中常用的两级人字齿行星齿轮系统,进行了固有频率的参数敏感度分析,主要研究了各啮合刚度的变化对系统固有频率的影响。首先,利用两级人字齿行星传动的振动模态特性,对敏感度的计算公式进行了简化,并建立了敏感度与模态应变能的关系,通过应变能的变化就可以确定各振动模态中固有频率的参数敏感度,从而为减小振动和结构优化设计提供重要的参考。     

舰船用两级行星传动系统的固有频率啮合刚度敏感度分析

国内外的学者只对单级行星齿轮传动系统的固有频率参数敏感度进行了研究,而两级人字齿行星传动系统的固有频率参数敏感度研究还未见报导.文中针对大型舰船机械装置中常用的两级人字齿行星齿轮系统,进行了固有频率的参数敏感度分析,主要研究了各啮合刚度的变化对系统固有频率的影响.首先,利用两级人字齿行星传动的振动模态特性,对敏感度的计算公式进行了简化,并建立了敏感度与模态应变能的关系,通过应变能的变化就可以确定各振动模态中固有频率的参数敏感度,从而为减小振动和结构优化设计提供重要的参考.     

应用移动质量法的结构损伤小波识别方法

为提高结构损伤识别的精度,充分发挥小波识别在特征提取、信号奇异性检测、信号降噪等方面的独特优势,提出采用移动质量多次检测法的结构损伤小波识别方法。该方法采用移动质量块在不同位置对桥梁进行多次测量,利用各次测量的频率值的变量来确定桥梁结构的其他模态参数,从而确定桥梁的局部单一和多处损伤情况。采用数值算例对该方法进行验证,结果显示,对简支梁的单一和多处损伤识别效果明显。     

嘉兴港航发展调研报告

根据工程结构损伤识别的特点,利用测试模态参数,确定了结构柔度矩阵并通过损伤前后柔度矩阵变化特点确定结构损伤位置,通过一个28自由度的桥梁结构的计算算例表明,该识别方法效果好,在工程应用中具有一定的实用价值。     

基于声振耦合理论的压电智能板结构水下声辐射控制研究(英文)

对水下结构声辐射压电控制的压电片布置问题进行了深入的理论和数值分析.首先基于声振耦合理论,对低频段声辐射板的压电传感器和作动器的布置做了定性的分析,给出了声辐射功率与结构模态比和模态积之间的关系式.其次基于有限元/边界元数值计算方法,对所提出的压电片布置方案进行了辐射声场控制的定量计算.通过计算比较可以看出,基于声振耦合理论的压电片布置方案在低频段所得到的多阶模态控制效果,优于基于振动模态应变贴片理论控制方法所得到的控制效果,可以用来进行流体加载板结构声辐射控制的设计和预测.     

水深对桥梁动力效应的影响分析

结合深水墩连续刚构桥设计,研究水深对桥梁动力效应的影响。以深水墩桥梁的模态分析和谐响应分析为对象,应用ANSYS软件,分别建立桥墩摸型和全桥简化模型,对6种不同水深下的桥墩和全桥结构的自振频率及谐响应进行了数值计算,对计算结果进行对比分析,得到了可供设计和研究借鉴的结论。     

组合参数对频变自由型垫高阻尼结构振动性能的影响

选择分数导数模型来拟合粘弹性材料的频变特性,通过Matlab与Ansys的相互调用,实现频变悬臂自由型垫高阻尼结构的仿真计算。利用模态应变能迭代法,分析附加层组合参数对系统振动特性的影响,讨论附加层厚度、附加层材料参量对前2阶模态频率和模态损耗因子的影响。分析结果表明：附加层厚度对系统阻尼特性的影响包括垫高层的增益以及阻尼层的耗能总量两方面的综合作用,附加层材料参量对系统阻尼特性的影响主要体现在垫高层弹性模量对阻尼层耗能水平的影响,而垫高层密度影响系统的附加质量,进而影响系统的模态频率,对于系统的模态损耗因子的影响很小。