文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于一阶振型斜率的框架结构损伤识别研究
姓名:陈欢
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:朱宏平
20080528
华中科技大学硕士学位论文
摘要
对结构进行损伤识别和健康监测能够有效防止灾难性失效的发生,而且尽早发
现结构损伤能够大幅降低结构维护费用。本文围绕一阶振型斜率,验证当某层的第
一阶振型斜率改变值大于 0 时,该层可能为损伤单元,可以用于判定和标定损伤;
在结构上设定了损伤,并用该损伤指数对该损伤进行识别;改变模型的自身刚度及
层高等条件,观察损伤指数随之改变的规律,并分析产生这些改变的原因,提出辅
助的识别方法。本文从以下几方面进行了研究,并取得了一些有价值的研究成果:
1)了解各种基于模态参数的损伤识别方法,在此基础上对基于一阶振型斜率变
化值的损伤参数进行了深入研究,并对其损伤定位理论进行理论分析,为随后的数
值分析中的损伤定位和损伤大小识别作了准备。
2)利用 ETABS 软件建立 9 层框架结构有限元分析模型,通过改变损伤部位的
刚度来模拟损伤,进行结构完好状态和损伤状态模态分析来验证一阶振型斜率改变
值这个损伤识别参数的有效性。发现在单损伤工况中一阶振型斜率改变值能够较准
确的识别损伤位置,而在多损伤工况中识别参数的准确性不足,需要运用分步识别
修复方法来辅助进行损伤定位。
3)改变模型自身的横梁线刚度及层高等条件,损伤指数随之发生改变,在层高
及横梁刚度不尽相同的结构中,一阶振型斜率改变值在单损伤及多损伤工况中准确
性均不足,单损伤工况中可以结合损伤前后同一个节点的一阶振型位移改变值与一
阶振型斜率改变值共同进行识别;而在多损伤工况中可以采用损伤定位置信准则
(DLAC)和多位置损伤定位置信准则(MDLAC)来排除一阶振型斜率改变值对于损伤
的误判,并结合分步识别法较准确的识别多损伤的位置。
关键词:健康监测;损伤识别;框架结构;一阶振型斜率改变值
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Health monitoring and damage detection for structures can effectively prevent
catastrophic failure,and the earlier the damages are found,the lower expense will be
needed for the maintenance. This dissertation will discuss slopes of the first order
mode shape. When the change in slope of the first order mode shape is bigger than 0,
this floor would be the damage unit---this conclusion can be used to detect and
demarcate damages; establish the damage in the structure, and use this damage index to
detect this damage; change structure's rigidity and story height, and observe the change
of the damage index. In this dissertation, following several aspects are studied, and some
results are achieved:
1)The methods based on modal parameters and change in slopes of first order mode
shape have been studied ,and the theoretical analysis about identifying damage location
have been results of these analysis can be considered as the basis of
identifying damage locations and sizes.
2)Using the ETABS software to establish finite element analysis model—f