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归一化叠加曲率模态方差比桥梁损伤识别研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：李一鸣刘屺阳张戎令刘德安张军甘肃省交通科学研究院集团有限公司甘肃省公路试验检测创新服务平台兰州交通大学土木工程学院

针对传统曲率模态差法在结构损伤识别应用中振型节点处损伤识别不敏感与损伤程度反映不准确的问题。通过理论推导，分析了曲率模态差法存在局限性的原因，改进了曲率模态差指标，提出归一化叠加曲率模态方差比指标，并提出单元损伤估算... 详细信息

针对传统曲率模态差法在结构损伤识别应用中振型节点处损伤识别不敏感与损伤程度反映不准确的问题。通过理论推导，分析了曲率模态差法存在局限性的原因，改进了曲率模态差指标，提出归一化叠加曲率模态方差比指标，并提出单元损伤估算方法，从理论层面解决了曲率模态差指标的不足。此外，通过室内简支梁试验及实际连续梁桥有限元算例，验证了新指标较曲率模态差指标在损伤识别及程度分析方面的优势。进一步提出了完整曲线法，对归一化叠加曲率模态方差比指标的使用进行补充，通过模拟无损桥梁模态曲线，为实际桥梁检测时无损状态下模态参数难以获得的问题提供了解决方案，最后研究了噪音对新指标的影响。结果表明：（1）归一化叠加曲率模态方差比指标能够准确识别结构损伤位置；（2）单元损伤估算方法准确度为94.9%，相较于节点损伤估算法提高23.4%，可以较好地反映结构损伤程度；（3）完整曲线法拟合复相关系数均值为0.995，与无损结构模态曲线的拟合负相关系数均值为0.935，属于高度相关，表明完整曲线法可以有效模拟桥梁无损状态下的模态曲线；（4）噪音作用下，新指标可以准确识别结构损伤位置，损伤程度估算准确度下降2.6%，完整曲线法对无损模态曲线的拟合负相关系数均值为0.866，减小0.069，仍属于高度相关，说明噪音对归一化叠加曲率模态方差比指标、单元损伤估算方法及完整曲线法的影响较小。研究成果可为实际桥梁损伤识别提供参考。

关键词：桥梁工程曲率模态桥梁损伤识别曲线拟合损伤程度评定

曲率模态和小波包变换在结构损伤识别中的应用

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同方期刊数据库

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振动与冲击 2008年第1期27卷 124-126页

作者：王振林聂国华同济大学航空航天与力学学院上海200092

小波包变换相比传统的Fourier变换,对非平稳信号分析具有良好的特性。利用小波包变换的特性,根据曲率模态损伤检测原理提出了一种基于小波包组分能量变化率作为损伤指标的分析方法。通过一简支梁结构的数值模拟,表明该方法对于判定损伤... 详细信息

小波包变换相比传统的Fourier变换,对非平稳信号分析具有良好的特性。利用小波包变换的特性,根据曲率模态损伤检测原理提出了一种基于小波包组分能量变化率作为损伤指标的分析方法。通过一简支梁结构的数值模拟,表明该方法对于判定损伤存在和确定损伤位置是有效的。

关键词：小波包变换损伤识别曲率模态

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曲率模态及其在汽车后桥损伤识别中的应用

同济大学学报（自然科学版） 2011年第8期39卷 1208-1211页

作者：马立英周鋐彭晓俊同济大学汽车学院上海201804

引入曲率模态分析方法,以某轿车后桥为研究对象,通过试验模态分析获得损伤前后结构模态参数,计算曲率模态,选取平均曲率模态绝对差作为指标,对轿车后桥进行损伤识别.结果表明,该方法对结构局部变化敏感,可以识别损伤位置及损伤程度,为... 详细信息

引入曲率模态分析方法,以某轿车后桥为研究对象,通过试验模态分析获得损伤前后结构模态参数,计算曲率模态,选取平均曲率模态绝对差作为指标,对轿车后桥进行损伤识别.结果表明,该方法对结构局部变化敏感,可以识别损伤位置及损伤程度,为车辆结构件损伤识别提供了一种可行的研究方法.

关键词：曲率模态损伤识别模态分析轿车后桥

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曲率模态在桥梁状态监测中的应用

振动与冲击 2000年第2期19卷 81-82页

作者：郑明刚刘天雄朱继梅陈兆能上海交通大学机械工程学院上海200030

本文分析了曲率模态用于桥梁状态监测的可行性 ,并进行了有限元验证。结果表明 ,曲率模态对故障较为敏感 ,能够反映桥梁的局部状态变化 ,可以用来检测损伤位置及损伤程度 ,且高阶的曲率模态对故障的敏感性要优于低阶的曲率模态。

关键词：曲率模态桥梁状态监测安全性故障

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利用曲率模态识别桥梁损伤的研究

振动与冲击 2011年第8期30卷 77-81,96页

作者：刘义伦时圣鹏廖伟中南大学机电工程学院长沙410083

针对在利用曲率模态识别桥梁损伤过程中遇到的一些问题,得出了适用于桥梁损伤识别的曲率振型计算公式;提出了曲率振型规范化处理方法,以便于识别结构损伤程度;对曲率零点处的变化量计算作了特殊处理,以避免此处引起的损伤识别干扰;并给... 详细信息

针对在利用曲率模态识别桥梁损伤过程中遇到的一些问题,得出了适用于桥梁损伤识别的曲率振型计算公式;提出了曲率振型规范化处理方法,以便于识别结构损伤程度;对曲率零点处的变化量计算作了特殊处理,以避免此处引起的损伤识别干扰;并给出了传感器足够密集时的损伤程度估计公式,最后通过数值仿真验证了上述方法的有效性。

关键词：曲率模态规范化曲率零点损伤程度

基于契贝雪夫多项式曲率模态在结构损伤检测中的应用

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振动工程学报 2006年第4期19卷 553-558页

作者：李建康张春利解幸幸江苏大学理学院江苏镇江212013

曲率模态在结构损伤检测中具有对结构损伤部位非常敏感的特性,从而曲率模态计算的准确度是影响检测结果的重要因素。传统方法主要是运用中心差分法求解曲率模态,由于中心差分法的计算精度依赖于测点分布的紧密程度,这样就使结构检测结... 详细信息

曲率模态在结构损伤检测中具有对结构损伤部位非常敏感的特性,从而曲率模态计算的准确度是影响检测结果的重要因素。传统方法主要是运用中心差分法求解曲率模态,由于中心差分法的计算精度依赖于测点分布的紧密程度,这样就使结构检测结果具有很大的误差。函数按契贝雪夫多项式展开式具有很高的逼近特性。本文运用这种特性提出板类结构损伤检测的曲率模态算法——契贝雪夫多项式逼近算法,构造板类结构振型的契贝雪夫多项式函数,对该函数进行求二阶偏导得到x和y方向的曲率模态,进而求出结构损伤前后的曲率模态差,为结构损伤检测提供可靠的数据,从而达到良好的检测效果。

关键词：板曲率模态损伤检测契贝雪夫多项式

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利用完好曲率模态曲线识别梁式桥的损伤

铁道工程学报 2023年第9期40卷 44-53页

作者：杨佑发黄振宇吴憬重庆大学重庆400045

研究目的:为解决实际工程中损伤后结构完好模态参数难以测得的问题,通过改进曲率模态法,提出结构完好曲率模态曲线这一概念,并且将完好曲率模态曲线和桥梁子构件结构损伤识别方法相结合,以方便实际工程中对于复杂桥梁结构的损伤识别。... 详细信息

研究目的:为解决实际工程中损伤后结构完好模态参数难以测得的问题,通过改进曲率模态法,提出结构完好曲率模态曲线这一概念,并且将完好曲率模态曲线和桥梁子构件结构损伤识别方法相结合,以方便实际工程中对于复杂桥梁结构的损伤识别。研究结论:(1)该方法无需初始结构模态参数,解决了损伤后结构完好模态参数不易测得的问题;(2)基于完好曲率模态曲线的子构件结构损伤识别方法可以准确定位不同类型的子构件的损伤位置,并能通过拟合损伤有效面积与损伤程度的关系曲线来判断结构损伤程度;(3)将完好曲率模态曲线的损伤识别方法与桥梁子构件法相结合,根据组成桥梁整体的各个构件特征将桥梁分解成较为简单的子构件来实现损伤定位与损伤程度识别;(4)本研究成果可为实际工程中复杂梁式桥结构的健康监测提供参考。

关键词：曲率模态损伤识别梁式桥子构件完好曲率模态曲线

曲率模态小波法用于网壳结构损伤的识别和定位

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地震工程与工程振动 2009年第4期29卷 164-169页

作者：殷志祥徐文杰毛丽强辽宁工程技术大学土木建筑学院辽宁阜新123000 青岛星牌科技有限公司山东青岛266000

工程结构损伤的识别与定位研究以往主要针对梁、框架等结构形式,根据大跨度空间结构杆件和节点繁多等特点,提出用曲率模态和小波混合方法对空间结构的损伤进行识别和定位。以跨度100 m的Schwedler网壳结构损伤前、后的曲率模态作为标识... 详细信息

工程结构损伤的识别与定位研究以往主要针对梁、框架等结构形式,根据大跨度空间结构杆件和节点繁多等特点,提出用曲率模态和小波混合方法对空间结构的损伤进行识别和定位。以跨度100 m的Schwedler网壳结构损伤前、后的曲率模态作为标识量,分别通过离散和连续小波变换,判断网壳结构有无损伤和损伤位置,统计了小波系数差与结构损伤的图形关系,计算了各种损伤工况下该方法判断损伤的准确程度。结果发现基于曲率模态和小波方法的大跨度网壳结构损伤定位精度很高,充分证明该方法对此类结构损伤定位具有有效性和实用性。

关键词：曲率模态小波方法网壳结构损伤识别与定位动力方程

钢筋混凝土空间网格结构曲率模态曲面拟合损伤识别研究

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振动与冲击 2013年第3期32卷 68-74页

作者：刘伟高维成李惠孙毅哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

介绍钢筋混凝土空间网格结构的体系组成及构造特点;提出曲率模态曲面拟合损伤识别理论,定义曲率模态曲面拟合损伤指标CMSFDI_i与平均曲率模态曲面拟合损伤指标CMSFDI_i^A,通过曲率模态与曲面拟合值的差异进行损伤定位,仅需利用从损伤结... 详细信息

介绍钢筋混凝土空间网格结构的体系组成及构造特点;提出曲率模态曲面拟合损伤识别理论,定义曲率模态曲面拟合损伤指标CMSFDI_i与平均曲率模态曲面拟合损伤指标CMSFDI_i^A,通过曲率模态与曲面拟合值的差异进行损伤定位,仅需利用从损伤结构获得的实测数据即可进行结构损伤识别,无需利用完好结构的基本信息和理论模型;最后通过钢筋混凝土正交正放空腹网架结构实例,验证方法的有效性。计算结果表明,该方法不仅可识别单位置损伤也可识别多位置损伤,对钢筋混凝土空间网格结构损伤识别及健康监测可行、有效。

关键词：钢筋混凝土空腹网架损伤识别曲率模态曲面拟合