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钢桁架结构损伤识别的频响函数曲率法

实验室研究与探索 2014年第6期33卷 40-44页

作者：朱新圆阿肯江.托呼提新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830047

为了对桁架结构损伤情况进行比较准确的检测,采用频响函数曲率、频响函数曲率比、频响函数曲率差3个损伤识别指标,用ANSYS对桁架结构进行数值模拟分析,分别考虑了单处损伤、多处损伤,以及杆件出现损伤的确切位置,并且计算了在不同损伤... 详细信息

为了对桁架结构损伤情况进行比较准确的检测,采用频响函数曲率、频响函数曲率比、频响函数曲率差3个损伤识别指标,用ANSYS对桁架结构进行数值模拟分析,分别考虑了单处损伤、多处损伤,以及杆件出现损伤的确切位置,并且计算了在不同损伤程度下的损伤识别指标。结果表明:对于桁架结构,上述3种损伤识别指标都能检测出结构的损伤位置和损伤程度,但是频响函数曲率比检测的精确性最好,其不仅能检测结构的损伤位置、损伤程度,并且能够根据频响函数曲率比曲线图精确检测判断出结构具体损伤位置为哪一根杆件,为桁架结构的损伤检测增加了精确度。频响函数曲率和频响函数曲率差在进行损伤检测时会受到结构形式的影响,即离支座处越远,指标越不敏感,而频响函数曲率比则不会受到结构形式的影响,能够精确的检测结构的损伤情况。

关键词：桁架结构频响函数曲率频响函数曲率比频响函数曲率差

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钢桁架结构损伤识别的频响函数曲率法

钢桁架结构损伤识别的频响函数曲率法

作者：朱新圆新疆大学

学位级别：硕士

各种土木工程结构在长期的使用过程中，会遭受外界人为的破坏、环境作用的侵蚀以及自然灾害的作用，影响土木工程结构的继续使用，因此，为了保障结构的安全性、经济性以及耐久性，使用一定的方法检测出结构在使用中的损伤情况，及时进... 详细信息

各种土木工程结构在长期的使用过程中，会遭受外界人为的破坏、环境作用的侵蚀以及自然灾害的作用，影响土木工程结构的继续使用，因此，为了保障结构的安全性、经济性以及耐久性，使用一定的方法检测出结构在使用中的损伤情况，及时进行维护和修理，不仅能增加结构的使用过寿命，也避免了由于结构损伤造成的经济和安全上的灾难。对结构进行损伤识别需要一个有效可靠地方法，结构在激励作用下的动力特性与其物理参数紧密联系，因此如果结构内部的物理参数发生改变，即结构存在损伤时，会在结构的动力特性中反映出来，通过对结构在激励作用下的动力特性进行研究，就可以知道结构存在损伤的位置以及损伤程度，为维护与修理提供明确的指导作用。本文研究的主要内容有：总结了结构损伤的国内外研究现状，以及各个损伤识别指标的理论依据，并对一个弹簧质量体系进行研究，验证所选择的损伤识别指标的可靠性，为桁架结构数值模拟分析以及模型动力试验分析需要的参数选择提供依据。本文研究的对象是六跨和十跨悬挑桁架结构，目前桁架结构的杆件较多，为了对桁架结构损伤情况进行比较精确的检测，采用频响函数曲率、频响函数曲率比、频响函数曲率差三个损伤识别指标，用ANSYS对桁架结构进行数值模拟分析,分别考虑了单处损伤、多处损伤两种情况，计算了在不同损伤程度下的上述三个损伤识别指标。有限元数值模拟的结果表明：对于桁架结构，上述三种损伤识别指标都能检测出结构的损伤位置，但是频响函数曲率比检测的精确性最好，其不仅能检测结构的损伤位置，损伤程度，并且能够根据频响函数曲率比曲线图精确检测判断出结构具体损伤位置为哪一跟杆件，为桁架结构的损伤检测增加了精确度。频响函数曲率和频响函数曲率差在进行损伤检测时会受到结构形式的影响，即离支座处越远，指标越不敏感，而频响函数曲率比则不会受到结构形式的影响，能够精确的检测结构的损伤情况。制作了六跨悬挑桁架结构的模型，采用振动及动态信号采集分析系统对该结构进行损伤识别，只考虑单处损伤的情况，通过对模型结构的动力模型试验，验证了损伤识别指标的有效性以及精确性。

关键词：桁架结构损伤识别频响函数曲率频响函数曲率差频响函数曲率比

基于频响函数曲率的锚杆质量无损检测方法研究

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基于频响函数曲率的锚杆质量无损检测方法研究

作者：王飞龙石家庄铁道大学

学位级别：硕士

锚固技术已经广泛应用于各类隧道、边坡和地下工程中。由于锚杆施工是隐蔽工程,锚杆的损伤一般都在其内部,传统方法很难达到检测的目的,所以对其施工质量好坏的评判依然是一个难点。以拉拔实验为代表的破坏性检测有着明显的局限性,只能... 详细信息

锚固技术已经广泛应用于各类隧道、边坡和地下工程中。由于锚杆施工是隐蔽工程,锚杆的损伤一般都在其内部,传统方法很难达到检测的目的,所以对其施工质量好坏的评判依然是一个难点。以拉拔实验为代表的破坏性检测有着明显的局限性,只能实现锚杆锚固质量的初步测量,对于高精度和高准确性的无损检测理论和实际检测方法中出现的问题,仍然需要做进一步地研究。本文基于频响函数的指标进行锚杆锚固质量无损检测,其研究内容主要为如下几点:(1)本文首先根据激励信号和响应信号估计频响函数,在其基础上计算频响函数曲率和曲率比两个指标,以此来对锚杆进行损伤识别。用ANSYS有限元软件数值模拟出的三种不同长度的完好锚杆和缺陷锚杆并对其进行受荷响应分析求解,用激励和响应的模拟数据求出其频响函数曲率和曲率比两者的曲线,通过完好锚杆和缺陷锚杆在频响函数曲率和曲率比曲线参数特性的不同达到损伤检测的目的,验证了算法的有效性。(2)本文改进了传统的奇异值分解去噪方法,通过把实测信号构造成Hankel矩阵,用全局最优的粒子群算法进行优化获得Hankel矩阵的行列数,然后对其进行奇异值分解,进而用K-medoids聚类算法来确定有效奇异值的个数,最后对其中的有效部分进行奇异值分解反变换,对优化后的行列数进行重构还原实测信号达到去噪的目的。通过信噪比这个指标可以判断此方法比小波分解和小波包去噪较好的保留信号的高频部分。(3)最后针对锚杆真实样本,在对激励和响应信号的实测数据利用改进的基于粒子群的奇异值去噪方法进行去噪的基础之上,估计出其频响函数曲率和曲率比两个曲线,通过完好锚杆和缺陷锚杆在频响函数曲率和曲率比曲线参数特性的不同达到损伤检测和验证的目的。

关键词：锚杆无损检测频响函数曲率粒子群算法奇异值分解

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基于频响函数曲率的损伤识别研究

基于频响函数曲率的损伤识别研究

作者：夏提古力·肖开提新疆大学

学位级别：硕士

随着社会的进步及科学技术的发展,现代工程结构的规模及复杂程度都有很大幅度的提高。大型土木工程结构由于荷载作用、地震、疲劳与腐蚀效应、火灾等自然灾害或材料的老化等原因在使用期内产生不可避免的损伤积累。给损伤的结构进行维... 详细信息

随着社会的进步及科学技术的发展,现代工程结构的规模及复杂程度都有很大幅度的提高。大型土木工程结构由于荷载作用、地震、疲劳与腐蚀效应、火灾等自然灾害或材料的老化等原因在使用期内产生不可避免的损伤积累。给损伤的结构进行维修在经济上带来了巨大的损失，而没能及时发现的损伤则威胁着人们的生命安全。这就要求我们及时地找出快速有效地损伤检测方法，准确地识别结构的损伤并及时修复，以延长结构寿命及保证结构安全。本文介绍了几种基于振动参数的结构损伤识别方法。从理论方法，实际应用作了简单地介绍，还列出了这些方法各自的优缺点及存在且待解决的问题。应用动力学模态试验的方法，分别对不同大小和位置的单一损伤和多处损伤木梁进行锤击试验获得其模态参数及频率响应函数，用频响函数曲率比损伤指标对其进行损伤识别，分析此指标对木梁损伤的敏感性。在结构动力测试中，频响函数是通过将静止状态下的结构主动激振，对激振力与响应进行双通道快速傅里叶变换得到的。这样就避免了在模态提取时的误差，提供更多的结构损伤信息。因此用在结构损伤检测中非常地方便。频响函数曲率比能够准确地反映损伤位置及程度，并具有测量简单，计算方便等优点。还建立了与实际结构相符的有限元数值模型由此提供结构无损状态的模态数据，也为我们进一步研究和验证设计合理性及修改规范提供了依据。试验与数值模拟分析验证了频响函数曲率比指标对木梁损伤的敏感性，能够准确地识别损伤位置及程度，并对分析频率的选择范围进行了探讨。这在木结构安全监测，预警及适时维修方面有重要意义。

关键词：结构损伤识别模态参数频响函数曲率模态试验木梁

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基于频响函数曲率的结构损伤检测

实验科学与技术 2014年第2期12卷 29-31页

作者：夏提古力.肖开提阿肯江.托呼提朱新圆新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830047

结构的损伤能够引起结构动力参数的变化。为了更明确地显示损伤,文中用频响函数曲率、频响函数曲率差、频响函数曲率比三种指标来进行损伤诊断。考虑到单处损伤及多处损伤情况,对简支梁进行数值模拟,并用上述三种指标进行了诊断。对比... 详细信息

结构的损伤能够引起结构动力参数的变化。为了更明确地显示损伤,文中用频响函数曲率、频响函数曲率差、频响函数曲率比三种指标来进行损伤诊断。考虑到单处损伤及多处损伤情况,对简支梁进行数值模拟,并用上述三种指标进行了诊断。对比结果表明,在单损情况时,频响函数曲率差及曲率比都对损伤位置敏感;但在多损情况时,频响函数曲率比对损伤位置更加敏感。

关键词：损伤识别频响函数频响函数曲率损伤定位

基于频响函数曲率差的弹簧质量系统损伤识别与分析

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四川建筑科学研究 2014年第5期40卷 91-94页

作者：朱新圆阿肯江.托呼提新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830047

不同形式的结构大多可以简化看作无数个质量块与弹簧的组合体,因此为了研究结构的损伤以及结构损伤识别指标,对简化弹簧质量系统用ANSYS进行单个或多个同时出现的损伤情况进行数值模拟,选择频响函数曲率差作为损伤识别指标,对其损伤位... 详细信息

不同形式的结构大多可以简化看作无数个质量块与弹簧的组合体,因此为了研究结构的损伤以及结构损伤识别指标,对简化弹簧质量系统用ANSYS进行单个或多个同时出现的损伤情况进行数值模拟,选择频响函数曲率差作为损伤识别指标,对其损伤位置及程度进行检测,数值模拟的结果验证了频响函数曲率差对该结构的有效性及精确性的同时,并得出激励作用的位置对该指标的检测结果有较大的影响,并且得出如何选择频率范围可以保证频响函数曲率对损伤位置与损伤程度的精确性。

关键词：频响函数曲率损伤识别弹簧质量系统频率

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外部冲击下电力电缆护套结构性损伤研究

振动与冲击 2020年第24期39卷 122-127页

作者：杨世迎祝贺何文余欣袁鸣东北电力大学研究生院吉林吉林132012 广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000 广东电网有限责任公司电力科学研究院广州510000

由电缆敷设等电网施工造成电缆护套出现损伤事件屡见不鲜。其大部分损伤都属于结构性损伤,目前针对电缆护套结构损伤的资料较为缺乏。红外光谱技术是一种高效快速的现代分析技术,利用检测器检测透过电缆样品(XLPE)的光谱,辨别样品结构... 详细信息

由电缆敷设等电网施工造成电缆护套出现损伤事件屡见不鲜。其大部分损伤都属于结构性损伤,目前针对电缆护套结构损伤的资料较为缺乏。红外光谱技术是一种高效快速的现代分析技术,利用检测器检测透过电缆样品(XLPE)的光谱,辨别样品结构和组成信息。X射线衍射技术常被用来表征聚乙烯的结晶信息,判别试样所受应力。结构损伤引起结构动力参数变化,利用频响函数曲率作为电缆护套损伤诊断因子。结果表明,受外力损伤的XLPE试样三种副产物含量与未损伤处含量不同。应力的大小与晶面间距的变化值具有相关性。通过试验观察损伤处与完好处频响函数曲率值大小,判别损伤位置。

关键词：电缆护套红外光谱 X射线衍射频响函数曲率损伤定位

基于模糊聚类的直升机旋翼桨叶与传动轴损伤识别研究

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基于模糊聚类的直升机旋翼桨叶与传动轴损伤识别研究

作者：崔瑞泽哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

旋翼飞行器在当前的运输、救援、军事等领域的运用越来越广泛,在这其中旋翼机的桨叶结构和传动轴结构发挥着非常重要的作用,而且会伴随着许多致命且关键的问题。作为飞行器的重要组成部分,这两种构件的工作环境复杂多变,其经常长时间的... 详细信息

旋翼飞行器在当前的运输、救援、军事等领域的运用越来越广泛,在这其中旋翼机的桨叶结构和传动轴结构发挥着非常重要的作用,而且会伴随着许多致命且关键的问题。作为飞行器的重要组成部分,这两种构件的工作环境复杂多变,其经常长时间的运行在各种严苛的工作环境下,往往会受到例如磨损,撞击产生裂纹,外界冲击,锈迹腐蚀等的影响,如若没有及时检测出飞行器中这些关键部位的损伤,恐将发生不可估计的后果。因此本文采取了基于频响函数曲率和模糊聚类算法的方法对上述结构进行了损伤测定,并有了一定结果,对于后续判断飞行器运行状态具有一定的意义。本文针对单桨叶结构和传动轴结构进行了研究,将单桨叶抽象简化为了旋转的悬臂梁结构,同时将传动轴简化为旋转的圆柱壳结构。对悬臂梁而言,首先实验检测悬臂梁在正常状态和损伤状态的频域数值,并分别与仿真和数值模拟得到的结果对比,以此验证数值模型的正确性,使动力学分析更加完善。针对传动轴结构,通过实验检测圆柱壳在正常、受到冲击转动不平衡、产生裂纹状态下的时域信号,并通过建模分析轴体的振动响应信号。时域信号包含的信息很多,它能够从多方面对损伤进行描述,为了使描述更为直观,引入了时域指标对时域信号重新分组,在聚类前需要样本来学习,采用有量纲时域指标和无量纲时域指标,提取相关信息,这些信息可以更加直观的表达损伤。对于梁的来说,过程中模拟了三种损伤程度的梁(损伤程度分别为30%、50%、60%)。结果表明,梁的不同损伤程度在外界条件相同时,其可以反映表现在频响函数上,具体表现为随着损伤加剧,图像逐渐向左移动;当结构在旋转状态时,由于应力刚化效应产生的刚度使结构整体刚度增加,结构的固有频率增大,频响曲线整体向右偏移。基于频响函数曲率的方法可以识别出结构在静止状态和旋转状态是否发生损伤,同时可以有效识别到损伤位置,也可以反映出损伤的程度。对于圆柱壳结构来说,文中共设置了三种典型的轴损伤,通过实验测试获得了轴的时域信号,并将其使用基于模糊聚类算法的识别方式进行结果聚类。由结果表明,该方法可以有效的将处于不同状态的损伤分离开。在固定状态下圆柱壳的不同损伤状态有特定的位置,可以有效直观的反映出不同的损伤且有较高的识别准确率;此外针对悬臂梁结构,该方法同样适用。由实验和数值模拟得到的时域响应信号可以较好的吻合,同时基于模糊聚类算法的识别方法准确的将梁的损伤结果反映出来。

关键词：损伤识别旋转悬臂梁圆柱壳频响函数曲率模糊聚类算法