模态平均曲率在悬臂挡墙损伤检测中的应用

目前曲率方法主要应用于一维梁结构损伤位置的确定,如模态曲率和柔度曲率,因此本文提出一种适用于二维悬臂挡墙的损伤识别方法——模态平均曲率差法,该方法仅需挡墙完好和损伤状态下前几阶模态振型。首先引入微分几何理论中曲面上一点的平均曲率概念,通过该点上2个主曲率求其平均曲率,利用中心差分法计算挡墙损伤前、后的模态平均曲率值,再利用其差值的绝对值作为损伤识别新指标;然后通过损伤指标识别挡墙的损伤位置,建立损伤位置处的损伤程度和指标值的拟合曲线,进而确定其损伤程度;最后通过悬臂挡墙数值算例,验证不同损伤位置和损伤程度下所提出方法的有效性和敏感性。研究结果表明,模态平均曲率差法的损伤识别精度令人满意。因此,该方法可为挡墙损伤检测提供理论参考依据,并具有工程应用价值。

基于平均曲率模态和最小二乘支持向量机的混凝土拱坝损伤识别方法研究

受众多外界因素的影响,混凝土拱坝结构损伤与模态信息之间表现出明显的非线性特征,这使得传统的模态分析很难精确识别结构的损伤程度。针对上述问题,提出一种基于平均曲率模态和最小二乘支持向量机的混凝土拱坝损伤识别方法。该方法在数值模拟的基础上,首先利用平均曲率模态对混凝土拱坝损伤位置进行识别,然后利用最小二乘支持向量机建立平均曲率模态和损伤程度间的非线性关系,对混凝土拱坝损伤程度进行识别。工程实例分析表明,该方法能有效地识别混凝土拱坝同时发生多处不同程度损伤的位置及损伤程度。

平均曲率模态法识别桥梁损伤可行性试验研究

设计了一个两跨连续梁实体桥梁模型。通过设定的2种不同损伤工况,采取车辆激励、锤击激励和环境激励3种激励方式模拟工程环境及传感器稀疏布置和加密布置两种形式,共进行了18种方案试验。分别采集加速度时程响应,进行了这些试验方案的模态分析;用平均曲率模态法对模型进行损伤识别,研究这种方法识别桥梁损伤的实用可靠性。试验分析结果表明:在试验工程环境下,平均曲率模态方法是识别桥梁损伤的一种可行方法,传感器的布置方式决定着损伤识别的有效性。

基于平均曲率模态损伤因子和小波变换的结构损伤位置识别

在曲率模态的基础上,结合各模态分析的结果,考虑结构损伤前后曲率模态差平均值的曲率模态损伤指标,即平均曲率模态损伤因子(CDFAMM),利用双正交小波函数对平均曲率模态损伤因子进行了小波变换,通过分析平均曲率模态损伤因子小波变换系数的变化和分布情况建立了结构损伤指标。通过对一悬臂梁结构的数值模拟,表明该方法对于判定损伤存在和确定损伤位置是有效的。

曲率模态方法对系杆拱桥的损伤识别

以系杆拱桥为研究对象,利用Midas建立有限元模型,研究系杆拱桥结构的特殊动力特性,并对基于曲率模态分析理论的损伤识别方法进行了探讨,引用平均曲率模态因子指标对系杆拱桥吊杆损伤进行判定,并利用平均曲率模态因子指标对实际已损伤的系杆拱桥测试数据进行分析,通过Matlab程序实现识别算法并获得识别参数,利用绘图软件强大的绘图能力绘制参数变化图,根据参数变化图判定实际系杆拱桥的损伤是否存在及损伤位置,验证平均曲率模态因子指标在实际系杆拱桥损伤识别中运用的可行性及适用性。研究表明:当系杆拱桥出现损伤时,已损伤位置平均曲率模态因子曲线会发生突变,运用平均曲率模态因子指标可以较好判定实际系杆拱桥的损伤位置,初步判定结构的相对损伤程度,在实际系杆拱桥的损伤识别中具有一定的应用价值。

平均曲率模态因子对系杆拱桥损伤及抗噪声干扰识别研究

当桥梁结构出现一定程度的损坏,为保证桥梁通行的安全性,必须及时掌握桥梁的损伤信息,并做出积极的处理决策。通过以系杆拱桥为研究对象,引用平均曲率模态因子对系杆拱桥损伤进行判定,验证其对系杆拱桥损伤识别的有效性、可行性及适用性,同步探讨敏感指标抗噪声干扰的能力。

移动荷载激励下基于平均曲率模态的简支梁局部损伤识别

该文采用缺口平滑拟合技术,利用移动荷载激励下结构的响应数据,通过分析梁式结构的平均曲率模态,对结构进行局部损伤定位。该方法不需要损伤前的桥梁激振数据,受信号噪音影响较小,并且可用于多移动荷载同时激励的情况,实践性和可操作性大大提高。首先分析在质量-弹簧-阻尼体系的移动荷载激励下简支梁的动力响应,通过Newmark-时域积分算法分析沿时间平均处理后的简支梁振动位移模态,验证了基频模态在移动荷载激励下简支梁位移响应中的支配作用,在理论上解释了平均信号处理的意义。其后,利用ANSYS生死单元技术进行质量-弹簧-阻尼体系的移动荷载仿真,构造出三角函数拟合曲线的形式用于损伤识别。数值实验取得了良好的识别效果,表明该方法在多点损伤、多移动荷载、噪音影响等情况下均具有良好的灵敏性。该文为正常通车条件下桥梁的损伤识别研究提供了一种新思路。