基于轴向振型差变化率的空间刚架结构损伤识别试验.PDFVIP

第３３卷 第２期 桂 林 理 工 大 学 学 报 Ｖｏｌ３３Ｎｏ２ ２０１３年５月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｙ　２０１３  文章编号：１６７４－９０５７（２０１３）０２－０２７８－０５　　　　　 ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－９０５７２０１３０２０１３ 基于轴向振型差变化率的空间刚架结构损伤识别实验 １，２ １，３ １ 贾宏玉 ，岳鹏飞 ，方治华 （１内蒙古科技大学 建筑与土木工程学院，内蒙古 包头　０１４０１０；２南京航空航天大学 宇航学院，南京　２１００１６； ３山东港通工程管理咨询有限公司，山东 烟台　２６４０００） 摘　要：空间结构的损伤识别问题是一个相对复杂的过程，需要考虑结构的空间三维振动情况。针对 空间刚架结构的损伤识别问题，提出了一种新的损伤标示量———轴向振型差变化率，研究了单一损伤 和多位置损伤工况下，不同损伤位置对空间刚架一阶轴向振型差变化率的影响规律。实验室刚架模型 实验结果表明：一阶轴向振型差变化率能够很好的对单一或多个损伤的损伤位置进行识别，为探索通 过轴向振型差变化率识别空间刚架的结构损伤提供了一种可行的方法。 关键词：空间刚架；结构损伤；轴向振型差；实验检测 中图分类号：ＴＵ３１１３；ＴＵ３１７　　 　　　　　　　文献标志码：Ａ 基于动态特性的结构损伤识别方法的研究始 工况下对空间刚架一阶轴向振型差变化率的影响 ［１－５］ 于２０世纪７０年代 。近４０年来，人们为了解 规律。实验结果表明，一阶轴向振型差变化率能 决结构中的早期损伤识别问题，开展了很多的研 够很好地确定损伤位置，是一种比较理想的空间 究工作，出现了许多种方法。这些方法一般是选 损伤识别标示量。 取能够表征结构损伤出现的标示量作为观测值， １　实验模型的确立 通过观测这些标示量的变化来判断结构损伤的位 置和程度。损伤标识量的选取有固有频率、位移 为了研究空间刚架的结构损伤问题，在参考 模态、位移 （速度或加速度）频响函数、曲率模 了大量文献的基础上，设计制作了典型的由两品 态、应变模态和应变能等。但是，结构损伤识别 门式刚架与支撑组成的小型空间刚架实体模型， 仍处于发展的初期阶段，研究的领域多数是关于 前后两跨门式刚架为１０号工字型钢，支撑结构材 简单的平面杆、梁、板结构［６］，对于空间结构的 料为３号角钢，型号为 ３０ｍｍ×４ｍｍ。梁与柱 ∠ ［７］ ［８］ 研究主要是针对石油井架 、桥梁 和航空航天 通过高强螺栓固接，柱底部用地角螺栓与基础固 ［９］ ［１０－１１］ 结构 ，对空间刚架结构研究较少，且多数研究 接。实验刚架模型及尺寸见图１ 。 都停留在计算机仿真的理想阶段，实际应用较少。 ２　实验模型激振点布置及损伤工况 本文采用ＤＡＳＰ２００６专业软件对空间刚架进行实 验模态分析，得到较准确的空间三维振型。利用 的确定 实验数据采用曲率模态作为标示量对空间钢架结 ２１　实验模型激振点布置 构损伤进行识别，并提出新的损伤标示量———轴 采用东方振动与噪声研究所的 ＤＡＳＰ２００６ 向振型差变化率，研究了单一损伤和多位置损伤 专业版软件对实验刚架进行振动测试，激励位置见 　收稿日期：２０１２－０７－０７ 　基金项目：国家自然科学基金项目 ；内蒙古自然科学基金项目 Ｓ０８１０）；内蒙古科技大学创新基金项