基于小波包和传递比函数的桥梁结构在未知地震作用下的损伤识别

基于结构动力响应进行损伤识别是目前结构健康监测常用的方法.结构动力响应同时包含了结构自身和外激励的信息,而实际工程中的外激励往往难以准确获得,特别是地震作用.因此,仅利用未知地震作用下的结构动力响应进行桥梁结构损伤识别是一项富有挑战性的工作.提出了一种仅基于结构振动响应的数据驱动方法,将小波包能量和传递比函数相结合构建...     

桥梁健康监测应用与研究现状

桥梁损伤诊断与健康监测是近年来国际上的研究热点 ,在实践方面 ,土木工程和航空航天工程、机械工程有明显的差别 ,比如桥梁结构以及其他大多数土木结构 ,尺寸大、质量重 ,具有较低的自然频率和振动水平 ,桥梁结构的动力响应极容易受到不可预见的环境状态、非结构构件等的影响 ,这些变化往往被误解为结构的损伤 ,这使得桥梁这类复杂结构的损伤评估具有极大的挑战性 .本文首先给出了结构健康监测系统的定义和基本构成 ,然后集中回顾和分析了如下几个方面的问题 :①损伤评估的室内实验和现场测试 ;②损伤检测方法的发展 ,包括 :(a)动力指纹分析和模式识别方法 ,(b)模型修正和系统识别方法 ,(c)神经网络方法 ;③传感器及其优化布置等 ,并比较和分析了各自方法的优点和不足 .文中还总结了健康监测和损伤识别在桥梁工程中的应用 ,指出桥梁健康监测的关键问题在于损伤的自动检测和诊断 ,这也是最困难的问题 ;最后展望了桥梁健康监测系统的研究和发展方向     

基于内嵌光纤栅技术的钢筋混凝土梁自振频率监测试验研究

推进单一传感器多功能化发展是结构工程监测技术领域中新的研究热点之一。本文通过对以内嵌光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的钢筋为受力筋的钢筋混凝土小梁进行ABAQUS模态分析、人工激励试验和抗弯试验,探究内嵌于钢筋的FBG应变传感器监测钢筋混凝土梁未加载和损伤状态下的自振频率方案的可行性。结果表明：通过人工激励试验获得的未加载试验梁的自振频率约为37.43Hz,与ABAQUS有限元模态分析结果38.366Hz和理论计算得出的试验梁横向振动一阶自振频率理论计算结果36.167Hz基本一致,误差不超过2.5%;在抗弯试验中,试验梁出现破损后FBG应变传感器仍能够稳定监测到结构的自振频率,在试验全过程中,FBG应变传感器能实时监测钢筋的应变变化情况,实现了用内嵌于钢筋的FBG应变传感器同时进行结构自振频率监测和应变监测的目的。     

无杆飞机牵引车牵引力检测方法

为了获得无杆飞机牵引车牵引飞机前起落架时牵引力大小值,提出了在飞机前起落架受力形变处粘贴应变片的检测方法,根据A320飞机前起落架结构及受载特点建立有限元模型,针对无杆飞机牵引车牵引、顶推飞机直线运动工况进行静力学仿真,选出对弯矩敏感且受力集中的阻力前撑杆为应变测量部位,并采用特定全桥组桥方式进行优化布置,提高响应输出量且温度补偿,在载荷校准试验中,使用已标定过的传统牵引杆牵引、顶推飞机,试验结果表明:应变输出响应特性良好,通过对校准数据的分析,建立前起落架阻力前撑杆载荷与牵引力大小的函数关系,在无杆飞机牵引车实测试验中,利用校准系数换算间接得到符合直线运动工况变化规律的牵引力大小值.     

基于波包分解的主动Lamb波结构损伤监测方法

主动Lamb波结构健康监测研究中,监测信号的质量易受到环境参数变化以及人为操作误差的影响。在分析Lamb波传播特性以及主动Lamb波结构损伤监测技术原理基础上,研究采用波包分解方法获取Lamb波损伤散射信号。通过相关运算,从损伤结构响应信号中分离出健康响应信号部分,实现损伤散射信号的获取。给出了方法的基本原理和实现过程。结合时间反转损伤成像监测方法,在真实环氧玻璃纤维复合材料板结构上进行了实验验证,并与传统损伤散射信号获取方法进行了对比。实验结果表明,该方法能够较好的消除环境参数变化等误差对监测信号带来的影响,具有较好的实用性。     

基于光流法和无人机的大型风力机结构动力特性测试

针对大型风力机结构以人工检测为主费时耗力且危险的劣势，提出一种基于光流法和无人机的大型风力机结构动力特性识别方法.首先研究无人机空间悬停振动规律，提出基于背景不动点结合自适应比例因子的无人机镜头空间位移补偿方法；其次，使用无人机拍摄风力机结构在摆振与挥舞方向的振动视频，采用光流法对监测点进行视觉跟踪得到其位移响应，并与传统监测方法进行时域与频域信息的对比分析；最后，结合分段监测方法识别风力机结构全局模态振型，并通过振动台试验进行验证.结果表明，背景不动点结合自适应比例因子的位移补偿方法有效地解决了无人机悬停过程中由于振动引起的空间位移漂移影响.结合分段监测方法，利用无人机搭载计算机视觉监测系统可以很好地识别大型风力机结构的模态振型，实现了远距离、非接触、低成本的结构健康监测，可为风力机等大型结构状态评估提供依据.     

采用二阶频率灵敏度的损伤识别和试验

开发结构健康监测系统是结构损伤识别的一个重要课题 .由于结构频率容易测试并且有较高的测量精度 ,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数 .据此提出一种二阶频率灵敏度分析方法 ,通过测量结构损伤前后频率变化的损伤参数识别方法来确定结构的损伤位置和损伤程度 .对于层间剪切结构模型 ,可以测得结构的各阶频率 .对于多种工况进行了框架结构模型的振动试验 .试验结果表明 ,对于层间剪切结构 ,通过测量结构频率变化可以确定结构的损伤位置和损伤程度     

基于应变模态的刚构桥损伤诊断分析

随着车流量的不断激增和材料的不断老化,早期修建的桥梁结构承载能力逐渐下降。对结构的损伤进行诊断和恰当评估是健康监测系统的核心,而敏感的损伤指标是损伤诊断能够正确预警的关键。本文以数值分析为基础,选取应变模态参数和频率模态参数,通过对连续刚构桥的损伤诊断分析比较,提供了一种应用于此种桥型的结构健康监测方法。     

桥梁健康监测中的损伤特征提取与异常诊断

针对桥梁健康监测的应用 ,提出了一种基于统计模式识别技术的结构异常诊断方法 .由正常结构实时监测动态响应形成状态判断的数据基 ,通过序列相似分析将未知状态结构的响应信号与正常结构数据基进行环境/运营条件归一化 ;然后根据动态参数模型残差分析提取结构损伤特征 ,进而通过统计分析进行结构异常诊断和损伤定位 .与基于模态频率变化的方法相比 ,该方法具有更高的损伤识别能力 ,并能较好地克服实测数据离散性和环境与运营条件影响带来的困难 .通过三跨连续梁的数值试验验证了该方法的有效性     

水平井完井管柱振动特性实验研究

为探索气体作用下完井管柱振动响应机理，开展了水平井完井管柱在开井工况下振动相似实验。实验采用PE管模拟完井管柱油管，采用透明的亚克力管模拟完井套管，并采用Froude相似准则进行尺寸缩放；基于应变片测试技术采集气体作用下完井管柱油管在水平和垂直方向的振动，并采用模态分析法分析了管柱应变、位移响应及振动模态。通过有限元分析管柱固有频率并与实验振动频率对比发现，管柱振动频率接近三阶固有频率，且会发生共振；实验管柱系统在弯曲段响应应力、位移量较大，振动较为剧烈；管柱在水平方向与垂直方向振动频率与模态一致，水平方向振动剧烈。     

飞机起落架结构振动的非线性动力学研究现状及展望

飞机起落架是飞机地面停放、跑道滑跑、降落的过程中用于承受飞机重量、吸收撞击能量的一个关键受力部件,是为飞机提供滑行操纵和制动力的起飞着陆装置。飞机在路面滑跑时,由于跑道的不平整导致机身振动,飞机在着陆时,机身承受了来自地面的巨大冲击力,这些振动都会严重影响飞机的稳定性和安全性,降低飞行员和乘客的舒适度,甚至导致飞行事故。对飞机起落架振动的非线性动力学研究现状进行了总结,包括飞机起落架结构振动的非线性动力学行为机理、起落架冲击和垂向振动及控制、起落架摆振及控制等方面。对起落架结构振动的非线性动力学、主动及半主动控制的研究前景进行了展望。     

滑跑无人机前起落架收放系统仿真及安全特性分析

为了给装备试验考核提供技术参考，研究前起落架收放系统在飞机起降过程中的动态特性，本文以某型飞机前起落架收放系统为研究对象，建立了起落架虚拟样机三维仿真模型；通过多体动力学和有限元仿真分析方法，研究了收放系统在气动载荷、重力以及作动筒载荷耦合作用下的可靠性和安全性。结果表明起落架收放系统的各个铰接点受力合理，其强度、刚度、模态频率以及稳定性满足相关指标。通过对起落架的仿真分析，为后续武器装备的考核提供了切入点和重点关注点，也为起落架收放系统性能评估及参数鉴定和优化提供了技术参考。     

冲击荷载作用下机场刚性道面动力响应与影响因素分析

机场刚性道面受飞机着陆冲击荷载的影响较大。为研究机场刚性道面在飞机着陆瞬态冲击荷载作用下的动力响应,基于主起落架单自由度振动系统,用半波正弦曲线模拟冲击荷载,采用有限元分析的方法研究了B737-800机型在粗暴着陆条件下机场道面的动力响应,并分析了道面板在不同冲击速度及不同道面结构参数下动力响应变化规律。结果表明:单自由度振动系统能很好的表征垂直速度与法向加速度的关系;道面板产生最大应力的临界荷位处于板纵缝中部;冲击荷载作用时间内道面弯沉影响深度持续增加,绝大部分由土基承担;循环冲击作用下,板底弯沉随冲击荷载作用次数的增加而增加,作用100次后增幅明显减小;板底弯沉与板底峰值应力均随垂直速度的增加而增加,相比面层模量,面层厚度对板底弯沉的影响显著,板底峰值应力随面层模量的增大而增大,但随面层厚度的增加呈先减小后增大趋势。     

重复使用火箭着陆缓冲的机构冲击动力学分析及实验验证

为描述运载火箭着陆引起的着陆缓冲机构横向振动, 提出一种等效模型, 将着陆引起的激励等效为冲击激励和稳态激励的叠加。采用假设模态法求解着陆缓冲机构的横向振动模态, 并考虑轴向力与横向振动的耦合, 进一步通过模态叠加法求解振动响应, 得到由着陆冲击引起的着陆缓冲机构横向振动的半解析解。基于真实产品进行的垂直着陆冲击实验结果表明, 该模型可较精确地描述着陆缓冲机构横向振动的响应和最大弯矩。基于该模型, 分析着陆缓冲机构的构型参数和材料强度对着陆缓冲机构的影响, 研究结果可为实际工程相关着陆缓冲机构的参数设计提供指导。     

前起落架刚度对无人机起飞滑跑性能的影响

为解决无人机在起飞滑跑阶段前起落架压缩量变化引起升阻特性变化的问题,综合考虑发动机转速、螺旋桨效率以及地面摩擦力等因素,建立无人机的地面滑跑模型。研究了前起落架刚度变化对无人机起飞滑跑性能的影响,并利用Simulink建立了全机仿真模型。结果表明：在起飞重量一定时,整机升力系数随前起落架压缩量变化量线性变化,随着前起落架刚度增大,无人机三轮滑跑距离、前轮离地迎角以及前轮离地速度均在一定程度上减小。仿真结果与理论分析相符,验证了模型的有效性。     

飞机起落架位置误差计算与分析

针对飞机维护资料中仅给出收放机构转动副间隙许可值而未给出起落架位置误差许可值,致使日常维护中无法对起落架性能进行评估的状况,首先建立理想状态的起落架位置方程,其次对收放机构进行静力分析,最后基于连续接触模型,建立起落架位置误差计算模型。将该计算模型应用于某型飞机上,计算得出了起落架位置误差许可值,分析了转动副间隙对起落架位置误差的影响特征。工程应用情况表明,计算模型正确,其计算与分析结果可用于建立一种起落架性能评估和维护的新方法。     

飞机起落架动力学建模及地面运动仿真

为足够真实地仿真飞机的地面运动,在不简化起落架结构形式和受力方式的基础上提出了一种适用于高时效性、高逼真度的起落架动力学建模方法.本文模型通过计算每个起落架的机轮触地点、缓冲器压缩行程和压缩速率、缓冲器受力及地面摩擦力,能得到所有起落架相对于飞机的力和力矩.将其与气动、发动机集成后,可模拟飞机任意状态下的地面运动.仿真结果表明:该起落架动力学模型可实现落震、转向、刹车等起落架基本功能,能有效反映飞机地面运动的真实特性.本文模型加载到带运动平台的飞行模拟器后,飞行模拟器可提供给飞行员逼真的起降感受.     

舰载飞机着舰撞击载荷实测技术研究

针对国内飞机起落架载荷测量中普遍存在的静标动测问题,从理论和机理上分析了静标定的应变法实测动态载荷存在问题的原因。同时,考虑到舰载飞机因定点着舰方式遭受严重的动态载荷,重点研究了舰载飞机着舰撞击载荷的静标动测问题。通过动态落震试验模拟飞机着舰过程,根据测力平台的实测载荷分析,获取了应变法实测载荷精度受动态影响的程度,提出一种改进的惯性修正方法,即:通过落震试验数据辨识质量矩阵,通过辨识的质量矩阵和实测加速度修正应变法的实测载荷。试验结果表明,改进的惯性修正方法进一步提高了垂向载荷的测量精度,显著提高了航向和侧向载荷的实测精度。     

大型飞机主起落架连接区静力试验误差控制技术

主起落架作为飞机的重要部件,其基于全机的连接区静强度试验是飞机地面静强度试验必须的试验项目.试验中主起落架载荷大、变形大,该部位载荷施加的准确性会直接影响试验考核是否满足要求.为了提高该部位载荷施加准确性,提出基于全机约束点反馈的试验误差控制技术,通过分析全机约束点载荷误差的影响因素,筛选确定影响试验考核部位的载荷施加准确性的主要因素,并对主要因素进行优化处理.以某型飞机主起落架连接区为研究对象开展静力试验.结果表明,大型飞机主起落架连接区的试验误差控制技术可保证试验约束点反馈趋势与预期一致,试验误差控制达到了更高的水平且可靠性更高.飞机姿态主动控制及起落架随动加载等技术有效实现试验误差控制,提升了试验加载精度,可为同类试验提供参考.