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。

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。

基于模态应变能变化率的大型风力发电机叶片损伤识别与定位

基于模态分析理论推导风力机单叶片结构的单元模态应变能变化率计算模型,使用有限元软件ANSYS建立某风场运行的1.5 MW风力发电机单叶片有限元模型,对叶片结构进行模态分析选择4个危险截面设置损伤单元,分8种不同损伤工况研究叶片的低阶模态频率以及模态应变能变化率,以模态应变能变化率作为表征叶片结构损伤的标识量,利用单元模态应变能变化率计算模型得到叶片在不同损伤位置与不同损伤程度下的损伤辨识结果。结果表明对于叶片位置和程度损伤的评估准确有效,可作为进一步研究和实现运行监测的方法。

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.

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。

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。

基于模态应变能的不同损伤指标对比

为解决工程结构的多损伤识别问题,对基于模态应变能的不同损伤指标方法进行了对比分析和研究。首先,描述了3种损伤指标,即模态应变能变化指标(MSECI)、模态应变能耗散率指标(MSECRI)和模态应变能基指标(MSEBI);然后借鉴模态应变能耗散率指标的建立原理,通过对刚度矩阵的修正,建立相应的能量等效方程,并提取了一种模态应变能等效指标(MSEEI);最后对4种应变能损伤指标进行了对比研究,并考虑了测量噪声的影响。数值仿真结果表明,模态应变能基指标可以较好地识别结构的损伤位置,模态应变能等效指标则不仅可以有效地识别结构的损伤位置,而且可以较为精确地识别结构的损伤程度。

基于模态应变能的冷弯薄壁钢-重组竹组合箱梁损伤识别

冷弯薄壁钢-重组竹组合箱梁是将两根U形冷弯薄壁钢翼缘相对构成箱梁的基本骨架,再利用环氧树脂胶将四块重组竹分别粘结在骨架上下翼缘与腹板处形成的一种组合结构。[1]基于模态应变能法的基本理论,以冷弯薄壁钢-重组竹组合箱梁为例,假定结构在特定位置发生不同工况的损伤,利用ANSYS建立模型,对模型进行模态分析得到前三阶模态参数,并对此参数进行分析。

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。

一种两阶段框架结构损伤诊断方法

研究目的:工程结构损伤诊断是结构健康监测的核心技术与理论基础。针对在工程中往往只能测试到框架结构的前几阶低阶模态的实际情况,本文结合模态应变能变化率指标法和直接解析法的优点,提出一种新的两阶段结构损伤诊断方法:第一阶段使用模态应变能变化率指标进行损伤定位,第二阶段使用直接解析法对损伤单元进行损伤定量。最后通过采用该两阶段方法对框架结构模型进行损伤诊断的数值分析来验证其有效性。研究结论:(1)两阶段结构损伤诊断方法不仅大大降低了直接解析法中损伤未知量的求解数目,而且大大降低了损伤识别所需的模态阶数;(2)两阶段方法仅需框架结构的低阶模态就能较好地进行损伤诊断;(3)两阶段结构损伤诊断方法在理论上更加接近于工程实用;(4)该研究结论可用于检测框架结构的损伤位置和损伤程度。

岩样单轴压缩破裂问题势函数和平衡方程的讨论

证明了在普通试验机上加载,机身形变um=f(u)/Km和力P作用端位移a=u+um=u+f(u)/Km都是岩样形变u的函数.据此,正确写出了以原点为起点试验机-岩样系统的势函数,正确求得岩样有大于零的微形变du(>0)而系统处于准静态时的平衡方程.由此平衡方程导得的系统动力失稳起始点j和终止点s的位置,可以返回到岩样荷载-形变曲线上,在这两点处的曲线斜率f′(uj),f′(us)相同,它们的绝对值等于机身刚度Km,由此得到的f′(uj)+Km=0即为岩样失稳的Cook刚度判据.以岩样形变u为变量,给出机身弹性应变能变化率曲线,用解析与几何方式阐明了岩样动力失稳瞬间试验机释放的应变能量值.

火箭蒙皮上L型梁损伤识别方法的仿真研究

利用基于模态应变能的损伤识别方法,对火箭蒙皮上L型梁进行损伤识别方法的可行性研究。该损伤识别方法以结构损伤导致模态参数变化为依据,通过对比损伤前后模态应变能变化率以及模态应变能曲率差构建损伤识别指标。在无噪声的情况下,两个指标都能较准确地识别及定位出损伤,且模态应变能曲率差的识别效果要好于模态应变能变化率。最后在随机噪声的情况下,发现两个指标在模态数据测试较多及噪声水平不是很高的情况下,识别效果较好。

桁架结构损伤预测方法初探

综合运用模态曲率变化量与模态应变能变化率,提出了桁架结构损伤预测的方法。首先,应用ANSYS有限元软件建立梁式桁架的模型,分析其位移模态并模拟其损伤,并通过分析桁架上下弦的模态曲率变化量预测损伤区域。其次,计算损伤区域内杆件的模态应变能变化率,并将应变能变化率较大的杆件认定为损伤单元。数值模拟结果表明,该法可准确定位梁式桁架的损伤部位。