基于全量补偿算法的结构损伤识别.pdfVIP

第３５卷第 １２期 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ．３５ №．１２ ２０１４年１２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ． ２０１４ 基于全量补偿算法的结构损伤识别 １ １，２ １ １ １ 王凤刚 ，凌贤长 ，徐训 ，张锋 ，赵莹莹 （１．哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨 １５００９０；２．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 冻土工程国家重点实验 室，甘肃 兰州７３００００） 摘　 要：频率和振型是反应结构动力特性的主要模态参数，文中对损伤结构的频率和振型进行了研究。 通过实测损伤结 构的频率和振型，利用矩阵理论修正理论有限元模型，使之与实测损伤结构的频率和振型一致；将修正的理论有限元模 型表达成单元刚度矩阵与损伤因子的线性组合，把损伤识别问题转化为组合系数的识别问题。 给定损伤因子的合理取 值范围，用优化方法求解损伤因子。 通过对十跨桁架结构的数值仿真，仅用结构的前５阶频率和振型就能很好的识别结 构的损伤，且该方法不需要对实测振型进行归一化处理，具有较强的实用性。 关键词：补偿算法；损伤识别；频率；振型；模态参数；损伤因子；归一化 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０８０１８ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１５１３．００１．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＵ４３５；ＴＵ３１７　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１４）１２⁃１５１９⁃０５ Ｄａｍａｇｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ １ １，２ １ １ １ ＷＡＮＧ Ｆｅｎｇｇａｎｇ ，ＬＩＮＧ Ｘｉａｎｚｈａｎｇ ，ＸＵ Ｘｕｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｆｅｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｙｉｎｇｙｉｎｇ （１．Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００９０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ＦｒｏｚｅｎＳｏｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＣｏｌｄａｎｄＡｒｉｄＲｅｇｉｏｎｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｏｄａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｆｉｒｓｔ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｍａｔｒｉｘ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｏｄｉｆｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ （ＦＥＭ）ｏｆ ｔｈｅｒｅｖｉｓｉｏｎｔｈｅｏｒｙ ｃａｎ ｂｅ ｅｘ⁃ ｐｒｅ