基于单元模态应变能变化率的电力构架损伤识别

为提高变电站电力构架损伤检测效率和识别水平,更准确地把握电力构架结构整体的损伤程度,以现代大型变电站中常用的钢结构电力构架为研究对象,采用单元模态应变能变化率方法,对具有不同损伤部位和不同损伤程度的电力构架进行了损伤识别分析.结果表明:单元模态应变能变化率是受损钢结构电力构架的一个比较敏感的损伤标示量指标,采用该指标能够很好地对存在单一位置损伤或多位置损伤状态的电力构架进行损伤识别和定位.

单元模态应变能变化率对框架结构的损伤诊断

对具有一定程度损伤的框架结构来说,模态位移动力检测指标难以有效地反映结构的损伤状况。为了提高诊断效率和诊断结果的可靠性,采用结构损伤的单元模态应变能变化率方法构造框架结构损伤定位的识别指标。通过对一个典型框架结构的数值模拟研究表明:该方法仅需低阶模态参数,无论是单一位置损伤、对称部位损伤、轻微损伤,还是多种损伤共存,均具有损伤定位的能力;且在一定噪声水平下具有较强的抗噪能力。给出根据损伤单元模态应变能变化率值的大小,确定损伤程度的实用方法。

基于模态应变能变化率的公路架桥机主梁结构损伤识别研究

针对公路架桥机主梁在各种损伤条件下的损伤识别研究问题,本文以JQG160t-40m公路架桥机主梁为研究对象,基于应变模态分析理论,推导了三角桁架公路架桥机主梁结构单元模态应变能变化率的计算模型。通过在有限元软件ABAQUS建立公路架桥机的主梁模型,提取该架桥机主梁结构在12种工况下各单元的模态参数,利用Matlab计算每个单元的模态应变能变化率。结果表明:以单元模态应变能变化率作为损伤识别量,可对架桥机主梁结构的不同损伤位置和程度进行损伤识别。本方法对公路架桥机主梁结构损伤位置和损伤程度的评估是准确有效的,可以作为三角桁架类架桥机主梁结构进一步研究和定期检测的方法。

基于应变模态变化率的钢轨损伤检测

为了准确、快速检测出钢轨中的损伤及其损伤位置和程度,提出了基于应变模态变化率的钢轨损伤检测方法。以五跨钢轨为例,通过数值仿真分析和实验室足尺模型测试表明:基于频率的变化可判断钢轨发生损伤,但无法确定损伤的位置及程度;基于应变模态的变化和基于应变模态变化率的变化可判断钢轨发生损伤、确定损伤的位置和程度;损伤程度对于损伤识别的影响较大,损伤程度越大,损伤单元的应变模态变化率就越大,钢轨的前两阶应变模态变化率可以确定损伤的发生、位置及损伤程度。

基于应变模态变化率的弯曲薄板结构损伤研究

以应变模态变化率作为识别参数,以弯曲薄板为研究对象,采用改变单元厚度的方法模拟结构损伤,应用有限元对结构进行模态分析和瞬态分析.模态分析获取板结构应变模态,以对称位置应变模态变化率的改变确定损伤,以改变值的差值大小判断损伤程度;瞬态分析以单元处应变模态变化率突变值,作为损伤定位和损伤程度判断.结果表明:应变模态改变率对于结构的损伤的敏感性强,易于定位.在此基础上给出了通过模态变化率直方图进行损伤识别定位的新方法,与应变模态的损伤识别方法比较表明验证该方法是有效的.

功能梯度经典梁损伤识别模态应变能变化率法的抗噪音性能研究

针对功能梯度经典梁,研究损伤识别的模态应变能变化率方法的抗噪音性能。基于有限元商用软件ABAQUS计算平台,计算功能梯度经典梁自由振动模态参数,并加入一定水平的噪音。用这些含噪音的模态参数仿真实际测量值。模态参数测量噪音模型采用高斯分布模型,并比较了计算噪音水平的三种计算方法。通过数值算例,分析测量噪音对功能梯度经典梁损伤识别的影响。从损伤识别结果可以发现,在1%、2%和5%的噪音水平情况下,均能很好地识别出梁的损伤单元。这表明功能梯度经典梁损伤识别的模态应变能变化率方法具有良好的抗噪音性能。

基于应变模态变化率的框架结构损伤识别方法

主要研究基于应变模态变化率的损伤识别方法,以钢筋混凝土框架结构为研究对象,通过外激励作用获得结构真实的应变模态,以此建立损伤前后的应变模态图形及应变模态变化率直方图,并进行对比分析。结果表明:应变模态变化率对于框架结构的损伤敏感,能够判断框架结构的损伤位置及损伤程度。

基于模态应变能变化率的L形管道损伤识别

为识别L形管道的局部损伤,根据局部结构的振型、刚度矩阵和固有频率,得到管道局部的模态应变能变化率指标,并利用有限元软件ABAQUS模拟不同参数模型,得到低阶模态数据以及管道各单元的模态应变能变化率。模拟结果表明:采用该损伤指标,能够较好地确定L形管道的损伤位置,并且直管单元比弯曲单元对该指标更敏感;对同一单元不同损伤程度的对比,可以反映其损伤程度的大小;对L形管道不同弯曲角度进行模拟,该指标对不同弯曲角度L形管道的损伤识别具有普遍性;对L形管道不同缺陷长度进行模拟,模态应变能变化率指标在缺陷取周向长度的1/32时达到极限。

压力管道检验检测中对应变模态变化率的分析

对压力管道进行检验检测是管道事故预防的重要举措,并且可以准确清楚地了解压力管道的安全状况,从而可以保障设备的安全使用,保障人民群众的人身和财产安全。基于此,文章对压力管道检验检测中应变模态变化率进行了分析。

桁架结构损伤识别的单元模态应变差法

从桁架结构的受力特点出发,利用两节点空间铰接杆单元有限元法,由节点模态位移推导出单元模态应变,提出采用损伤结构前后的单元低阶模态应变差作为桁架结构损伤定位的动力指纹,建立一种基于杆单元模态应变的桁架结构损伤定位方法。数值算例分析表明,该方法能在低阶模态测试自由度信息条件下,针对单处或多处损伤、支撑处损伤、轻微或严重损伤,以及多种损伤共存等不同损伤状况的桁架,均具有损伤定位的能力;并能根据损伤单元模态应变的差值确定出损伤程度;且在一定噪声水平下具有较强的抗噪能力,适用于实际观测条件下的桁架结构损伤定位。

基于模态应变能分析和板件单元贡献分析的车身阻尼处理

基于汽车车身有限元模型与乘坐室空腔有限元模型,以声固耦合方法为车内噪声分析预测手段,分别以车身模型的模态应变能信息和对车内场点的板件单元贡献信息为指标,确定了对车身板件进行阻尼处理的位置和面积,并通过实例验证了2种阻尼处理方法的效果。模态应变能指标具有普遍适用性,而板件单元贡献指标对特定工况下的噪声问题具有针对性。

利用单元模态应变能法的地下框架结构损伤诊断

基于地下框架结构损伤前后动力特性的分析,证明了模态应变能变化对单元损伤的敏感性。选择单元模态应变能变化率作为人防结构损伤诊断的标识量,证明了多位置损伤状态下产生的单元模态应变能变化率是单位置损伤状态的叠加,并提出了应用组合优化求解结构多位置损伤诊断的方法。以一典型的人防工程为算例,通过对其在不同损伤情况下计算结果的分析和讨论,说明所提出方法是有效可行的,它不仅可以准确完成人防结构的损伤诊断,并且简化了损伤诊断过程。

基于单元模态应变能法的桥梁结构损伤识别研究

桥梁结构损伤识别是对桥梁结构进行安全性评定的一个重要环节。本文首先根据桥梁结构损伤前后动力特性分析,导出由于单元损伤引起的结构模态振型的改变系数;然后,运用结构局部损伤因子法建立单元损伤敏感的指示因子,推导出单元损伤前后的单元模态应变能的变化,并对损伤单元与未损伤单元之间的关系进行了研究。最后,以单元模态应变能的变化率作为损伤定位的判别参数,对桥梁结构损伤定位的识别方法进行了研究,并以一座装配式预应力钢筋混凝土系杆拱桥作为工程实例,通过其在不同损伤情况下计算结果和实测结果的分析和讨论,说明该方法能够比较准确地对结构损伤进行定位识别,同时也证明本文研究方法的正确性和有效性。

基于敏感模态单元应变能法结构损伤识别

根据结构损伤前后特征值变化率选择对损伤单元应变能变化灵敏度较高的模态,建立一种高效的并具有较好鲁棒性的结构损伤识别的方法。从结构振动方程出发,推导结构损伤前后特征值变化率和应变能变化的关系式,建立一个由特征值变化率、单元损伤因子、单元损伤灵敏度因子以及单元损伤修正因子组成的结构损伤识别方程。应用单元损伤修正因子建立结构的损伤定位指标,并应用结构损伤识别方程式推导出单元损伤程度因子的解析表达式。应用本方法对一新型防浪提结构进行单一处损伤和多处损伤的损伤位置识别和损伤程度识别,最后,对本文提出的损伤识别方法的抗噪声性能进行测试。研究结果表明:本方法具有较好的鲁棒性,并且识别结果具有较高的精度,表明本文提出方法具有高效性。

基于单元应变模态差和RBF神经网络的网架损伤检测方法

为对网架进行损伤检测提出应用杆单元应变模态差和RBF神经网络相结合的方法。在ANSYS下建立正放四角锥网架和蜂窝形三角锥网架的有限元模型,采用单元应变模态差作为损伤指标对结构进行杆单元的单杆、多杆损伤位置识别;应用RBF神经网络对杆单元损伤程度进行定量判定。分析结果表明该方法可以比较准确地判断网架杆单元的损伤位置和损伤程度,并对实际网架结构的损伤检测具有一定的指导意义。

基于单元模态应变能与区间分析的不确定性损伤识别

针对现有模态应变能损伤识别方法以确定性分析方法为主,而在工程实际中,测试数据不可避免会受到噪声、建模误差等不确定性因素影响,导致损伤识别精度降低,甚至可能出现误判的问题,提出基于单元模态应变能和区间分析的不确定性损伤识别方法。基于多次重复测量数据,采用区间数来量化响应的不确定性,建立区间损伤识别方程组;引入快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解方程组,计算单元刚度折减系数区间范围,采用区间重叠度与区间中值距离构造损伤定位和损伤定量指标进行损伤识别。数值算例结果表明:所提方法有效、可行,且具有较好的抗噪能力,5%噪声水平下,损伤识别误差不超过7.6%。

基于损伤模态识别法的复杂采空区群中薄弱单元甄别

为甄别复杂采空区群中的薄弱单元,以某地下石灰石矿山采空区群为工程实例,通过构建离散振动力学模型,和应变改变量相关影响因素分析,创新地提出薄弱单元损伤模态识别法,给出甄别流程,并从算例计算和工程实际应用两方面验证其可靠性。研究结果表明:自振频率和应变模态的甄别指标能准确识别采空区群中的薄弱单元;单体和双体单元损伤都会使采空区群的自振频率甄别指标I_(M)(k)值大于0,损伤区域的应变模态甄别指标I_(N)(x)值会明显出现凸起,随着损伤程度增大,I_(M)(k)值和I_(N)(x)峰值越来越大;仅顶板B1损伤时,高阶I_(M)(k)比低阶更灵敏反映损伤变化程度,第四阶指标识别效果更优;仅矿柱Z6损伤时,第二、四阶I_(M)(k)识别效果更优;B1和Z6共同损伤时,I_(M)(k)对B1损伤程度变化较于Z6更为敏感,第二阶I_(M)(k)识别效果更佳。研究成果为地下采空区群安全定量评估开辟了一条新方向。

功能梯度材料Euler-Bernoulli梁单元模态应变能对损伤参数的灵敏度分析

基于2节点6自由度的梁单元,采用Euler-Bernoulli梁理论和梁的应变能公式,导出单元模态应变能公式。在此基础上推导出功能梯度材料Euler-Bernoulli梁的单元模态应变能一阶灵敏度表达式。选取功能梯度材料Euler-Bernoulli梁横截面顶部弹性模量E_(U)、底部弹性模量E_(L)和梯度指数k作为损伤参数,进行了单元模态应变能对损伤参数的灵敏度分析。数值算例表明,单元模态应变能对损伤参数k的灵敏度数值要比损伤参数E_(U)和E_(L)的灵敏度数值大很多个数量级,并且高阶模态单元模态应变能的灵敏度数值均大于低阶模态单元模态应变能的对应灵敏度数值。通过数值算例进一步探究了损伤参数k、E_(U)和E_(L)的变化对单元模态应变能灵敏度的影响,这为功能梯度材料Euler-Bernoulli梁结构损伤识别的研究提供了基础。

基于单元模态应变能和剩余模态力的结构损伤识别方法在某塔式桁架中的应用

为快速、准确定位工程结构损伤位置,有效提高工程结构安全性能和使用寿命,以某塔式桁架结构为研究对象,运用单元模态应变能法和剩余模态力法对其进行损伤识别.利用MSC Marc对该桁架完整结构和几种不同损伤程度下的损伤结构进行模态分析,通过MATLAB编程从模态分析结果中提取这些结构的模态参数,计算损伤结构单元模态应变能的变化率和损伤结构各节点自由度对应的剩余模态力,并进行结构损伤识别.结果表明单元模态应变能变化率和剩余模态力是有效和准确的结构损伤标志量.

基于一阶应变模态灵敏度的结构损伤定量研究

面向基于动态应变监测数据的结构损伤诊断问题,提出了一种仅利用一阶应变模态振型及其灵敏度分析的损伤定量诊断策略。该策略利用事先规定应变测量单元的变形体结构或构件应变响应数据,通过NExT-ERA方法提取进而筛选识别精度较高的某一阶应变模态振型向量,由该阶特征向量求导得到灵敏度矩阵的同时,提出对其进行参考点归一化以避免质量归一化过程,最后通过求解损伤方程组得到单元刚度参量的改变。分别以下承式钢桁梁桥主桁架和装配式T形简支梁桥主梁简化模型为例,验证了该策略的有效性,分析了识别精度、噪声干扰和损伤程度对诊断效果的影响。该研究可为基于实时监测的结构在线诊断提供一定的理论和技术支持。