基于固有频率向量的结构损伤检测实验研究

引入固有频率向量及固有频率向量置信准则的概念,提出基于固有频率向量的结构损伤检测方法。以一个8层剪切框架模型的损伤检测为例,阐述用该方法进行损伤检测的原理和步骤。首先根据修正后结构的动力学模型,用局部刚度减小的方法,模拟结构不同位置和不同程度的损伤,计算出损伤结构序列的固有频率,并组成固有频率向量作为损伤数据库。然后实验测试出带损伤实物模型的固有频率,并组成固有频率向量,再根据该实测固有频率向量与损伤数据库中固有频率向量之间的固有频率向量置信准则,对损伤程度和位置进行检测。对框架结构的损伤检测实验结果表明,文中的方法可以准确地识别出损伤的位置,并可以较准确地检测出损伤的程度,而且实验结果证明文中方法还具有较强的抗测量噪声的能力。

基于固有频率向量的结构损伤检测方法

基于损伤前后结构固有频率的变化,引入了固有频率向量及固有频率向量置信准则的概念,提出了基于固有频率向量的结构损伤检测方法。首先建立完好结构的有限元模型,并模拟出结构的若干种损伤模式,分别求出完好结构与各损伤模式结构的固有频率向量,从而构建出结构损伤特征数据库,随后对具有某种未知损伤的结构,根据该结构的固有频率向量与损伤数据库中每一个固有频率向量之间的相关程度——固有频率向量置信准则,由最大置信准则来判定对应的损伤模式。应用该方法对一个八层剪切空间框架模型的损伤进行了仿真检测,对于无测量误差的情况,在任何一层的支柱损伤大于最低可检损伤的情况下,都能准确的检测出损伤的位置及程度;考虑了固有频率测量的随机误差之后,应用损伤检测概率进行评估,该方法也具有较高的损伤检测概率。

基于固有频率向量的模型修正方法

在固有频率向量概念的基础上,引入了表示模型修正前后2个结构的固有频率向量之间的相关程度的固有频率向量置信准则,提出了一种基于固有频率向量的模型修正方法。在一个8层空间剪切框架模型上,对文中提出的模型修正方法进行了有效性验证,并与传统的基于固有频率灵敏性分析的模型修正方法进行了比较。结果表明,该方法只需用到结构的固有频率信息,且使用很少的迭代步数就可以得到较满意的修正结果。

改进的基于固有频率向量的损伤检测方法

通过仿真算例说明基于结构损伤前后固有频率变化的固有频率向量空间损伤检测法是一种很有潜力的损伤检测方法。为了验证该方法在复杂结构损伤检测中的有效性,针对一个8层剪切楼房模型,通过有限元建模并模拟损伤,建立结构的固有频率向量损伤检测数据库,应用固有频率向量法进行损伤检测。在考虑结构损伤前后固有频率向量相关性的同时,也考虑其固有频率向量模之间的偏差因素,对固有频率向量法损伤检测的置信准则进行改进。实验结果说明,应用有限元建模方法能准确模拟复杂结构的损伤状态,拓展了固有频率向量法的适用范围,并且与原损伤判据相比,改进的损伤判据在实验中明显提高了损伤检测的准确性。