文档介绍：第卷第期土木工程与管理学报..
年月.
基于交叉模型交叉模态法的损伤识别研究
贾辉, 李东升
大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连
摘要:损伤识别能判断结构是否损伤,并对危险进行提前预警,对避免灾难发生和减轻灾难后果具有重要作
用,受到了人们越来越多的关注。交叉模型交叉模态法利用理论和试验模态进行损伤识别,具有物理意义明
确、充分利用实测模态等诸多优点。介绍了交叉模型交叉模态法,分析了实验室的一个八自由度结构,
提出了一种优化存储方法,分别在完全模态和不完全模态情形下模拟了单一损伤和多重损伤工况,用实测数据
验证了交叉模型交叉模态法的有效性,并利用实测模态频率和振型对结构的刚度矩阵进行了修正。
关键词:损伤识别; 交叉模型交叉模态法; 结构健康监测; 模型修正
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:
如今地震、台风等自然灾害频繁发生,在这些度的应变和位移等结构响应的监测,这也为提
恶劣荷载的作用下,结构自身将产生损伤,导致结高结构损伤识别的精度创造了必要的硬件条件。
构部分构件功能失效,严重的甚至引起结构整体结构损伤识别理论是结构健康监测实施的关
倒塌,给人们的生命和财产安全带来了极大的威键环节,其自身也有了较快发展,新的损伤识别方
胁。在土木、机械、飞行器设计等行业,如能尽早法不断涌现,如:柔度矩阵法、模态应变能法、交叉
监测到结构的损伤将会产生很大的经济效益,科模型交叉模态法法、模态法和频率法
学家们对此有着浓厚的兴趣,希望尽可能早地监等。本文着重介绍了法,采用实验
测出结构损伤并进一步确定其位置⋯。在损伤室的一个自由度体系,利用该模型的实测数据
发生的早期阶段,人们希望及时的监测到损伤是通过法计算了损伤识别效果。最后本文
否发生、损伤程度,并尽可能地确定损伤位置,进讨论了目前损伤识别中存在的关键问题和较有前
而可以采取措施修复损伤构件或者限制损伤的进景的探索。
一步发展;对于损伤较大的结构,希望判断结构修
复后是否继续可用,对结构的综合性能进行评估, 交叉模型交叉模态法理论介绍
或者在结构倒塌之前有有效的方法做出预警,避
免造成人员伤亡并减少经济损失。同样的,不仅等人提出了交叉模型交叉模态法,简称为
各种外部因素会引起结构的损伤,在结构建设过法,并将该方法应用于有限元模型修正问
程中和投入使用以后由于结构自身的原因如: 题。这种方法直接修正结构的单元质量阵和
材料蠕变和锈蚀等也会引起结构性能的恶刚度阵,是直接的物理属性修正方法。其主要优
化。因此结构健康监测就显得十分必要,其优点有:仅仅用到有限的低阶模态信息,不需要损伤
点在于:及时准确地识别出损伤并给予提前预警, 模型模态与未损伤模型模态的配对,不需要模态
同时对结构的整体性能进行评估,因此结构健康振型同比例,比如质量归一化。损伤识别过程
监测与损伤识别也收到了人们越来越多的关注, 中,通过法计算出的修正系数的数值大小
现在已经成为学术界的一个热点研究领域。指示出相应构件的刚度减小的百分比,也就是构
近些年来,结构健康监测与损伤识别理论有件受损伤程度,因此可以借助于修正参数推测出
了很大发展,尤其是新兴的传感器的涌现,如光纤实测构件的损伤程度及损伤位置。下面推导了基
光栅传感器,无