基于实验模态的结构应变模态分析

从位移模态出发详细推导了应变模态的表达式 ;以悬臂梁模型为例 ,进行了位移模态与应变模态实验分析 ,并与有限元计算结果进行比较 ,验证了三者识别的模态参数基本一致 ,而且应变模态分析方法可以确定结构应变最大点和共振疲劳危险点 .     

应变模态法在悬臂梁结构损伤监测诊断中的应用

工程实际中各种结构的应变模态对于结构的微小损伤具有高度敏感性,依据这一特点及应变模态振型的变化,便于及时监测、诊断结构的损伤程度及损伤位置,以保证结构的可靠性及安全性.从理论和实验的角度探讨了应变模态的原理和参数识别方法,并通过实验对悬臂梁进行应变模态参数识别,获得了悬臂梁多阶应变模态的振型图.根据悬臂梁的振型变化,判断出结构微小损伤的具体位置,并由此验证结果将应变模态法应用于工程实际并对各种结构损伤进行监测诊断的可行性.     

基于单元应变模态差和RBF神经网络的网架损伤检测方法

为对网架进行损伤检测提出应用杆单元应变模态差和RBF神经网络相结合的方法。在ANSYS下建立正放四角锥网架和蜂窝形三角锥网架的有限元模型,采用单元应变模态差作为损伤指标对结构进行杆单元的单杆、多杆损伤位置识别;应用RBF神经网络对杆单元损伤程度进行定量判定。分析结果表明该方法可以比较准确地判断网架杆单元的损伤位置和损伤程度,并对实际网架结构的损伤检测具有一定的指导意义。     

采用应变模态柔度曲率差识别结构损伤

用随机子空间法从结构的响应信号中提取模态参数,构建模态柔度曲率差MFC进行损伤识别.通过简支梁线单元模型仿真算例,对比了位移模态与应变模态识别损伤的效果,并由实体单元模型仿真算例考察了应变信号采集位置对损伤识别效果的影响.结果表明,应变模态应用于损伤识别在抵抗噪声方面优于位移模态,但应变信号的测点需要靠近损伤的位置.     

基于应变模态分析的结构动应力分析

从一个角度介绍了力——应变传递函数、应变响应及应力响应振型，为应变模态分析的工程应用打下了一定的基础.     

基于模态分析的航空发动机压气机工作叶片结构裂纹检测

压气机工作叶片是航空发动机的重要部件之一,但是叶片工作环境恶劣,常常产生裂纹,降低了发动机性能。论文以ANSYS9.0软件对无裂纹的、存在不同位置和程度裂纹的压气机工作叶片建模。采用模态分析方法,计算不同模型的振动模态参数,如固有频率和振型,分析模态参数的变化,检测各种压气机工作叶片裂纹位置和程度。这种结构裂纹的检测方法易于工程人员快速地获得压气机工作叶片的工作状态,及时进行维修或者更换,提高处于恶劣工作环境下的压气机工作叶片的可靠性和安全性。     

含横向裂纹悬臂梁的损伤检测

研究了含有横向裂纹的悬臂梁的弯曲问题,并给出了一种对悬臂梁进行损伤检测的方法.将梁的损伤模拟为一个附加柔度,根据理论分析,建立了梁的挠度和损伤位置以及附加柔度之间的关系,定义损伤处梁的剖面惯性矩与完整剖面的惯性矩之比为惯性矩系数,结合有限元法,建立附加柔度和惯性矩系数的关系,给出了一个由附加柔度计算惯性矩系数的公式,根据惯性矩系数估计损伤程度.通过一个梯形截面梁的算例证明,提出的计算公式和损伤检测法是准确有效的.     

基于应变模态梁型结构损伤识别研究

传统损伤识别方法大多仅限于结构件中单个裂纹的确定,且损伤识别指标无法准确反映早期局部损伤。为此,提出了一种以应变模态差为表征指标的结构表面多裂纹损伤识别方法。首先,依据欧拉伯努利梁理论,建立了含有多裂纹悬臂梁结构传递矩阵方程,得到含裂纹悬臂梁位移模态振型和应变模态振型;其次,计算损伤前后应变模态差并作为损伤识别指标进行识别。以悬臂梁为例,利用MATLAB分别对单损伤和多损伤等不同工况条件进行了模拟仿真,在此基础上,利用PVDF压电传感器进行了单裂纹和双裂纹悬臂梁损伤识别实验。仿真结果和实验结果表明：应变模态差可以对单裂纹与多裂纹损伤工况进行识别,且识别精度高。     

基于应变模态的数控机床滚动轴承可靠性检测方法

为了解决传统方法对物理参数的改变不敏感,只能对整个滚动轴承可靠性进行检测,无法针对不同测点获取可靠性检测结果,检测准确性低的弊端,通过应变模态研究数控机床滚动轴承可靠性检测问题。对各点的应变响应进行测量,得到应变振型。数控机床滚动轴承出现损伤后,应变模态一定会出现变化,同时损伤程度越大,这种变化越显著,滚动轴承可靠性越低。在对滚动轴承损伤进行识别的过程中,将应变模态差向量中元素最大绝对值作为依据,获取可靠性很低的位置。将应变模态改变率作为检测数控机床滚动轴承可靠性的敏感指标,对数控机床滚动轴承进行可靠性检测,对滚动轴承损伤前后前三阶应变模态进行提取,获取应变模态改变率,绘制曲线图,将突变部分当成损伤部分,完成对滚动轴承的可靠性检测。实验结果表明:所提方法可有效检测滚动轴承某一位置的可靠性;对数控机床滚动轴承可靠性检测结果最准确。可见所提方法能够获取不同测点的检测结果,检测准确性高。     

基于应变模态小波神经网络的结构损伤识别方法

以框架结构为研究对象,利用小波分析和神经网络理论,结合二者的优点,运用小波分析来确定框架结构的损伤位置,运用神经网络算法来识别损伤程度,给出了基于应变模态参数识别框架结构损伤的原理,建立了一种识别结构损伤的小波神经网络方法.通过建立基于振型模态和应变模态的损伤识别方法,分别对9种不同工况下框架的裂缝位置进行识别,并对比了这2种模态下损伤位置的识别效果.然后,分别对框架的振型模态和应变模态进行连续小波变换,获得2种模态参数下的小波系数模极大值.利用神经网络去模拟小波系数模极大值与损伤程度之间的非线性关系来识别结构的损伤程度,并对比了这2种模态下损伤程度的识别效果.数值分析结果表明,小波神经网络可以有效地识别出结构的损伤位置和损伤程度,基于应变模态的损伤识别方法具有更好的准确性.     

基于应变模态变化率的压力管道无损检测

模态分析被广泛应用于大型工程结构的无损检测中,用振动模态对压力管道进行损伤分析,可以根据压力管道的一维连续性制质和横截面积性质,把应变表示为位移振动模态的函数,采用变化率的方法进行损伤识别。应用这种方法对由于损伤而导致管道刚度轻微的变化进行数值模拟,可以明显检测出其损伤位置。     

基于模态应变能相关性的结构损伤定位研究

本文基于灰色相关性理论,通过分析结构发生损伤时单元模态应变能与未损伤时单元模态应变能的相关性对结构损伤进行定位,提出了模态应变能置信因子,根据该因子的变化曲线即可实现结构损伤的准确定位。将该方法用于两端固支梁的单损伤及多损伤的损伤定位中,识别结果可以验证:无论是单损伤还是多损伤、损伤是连续或是不连续、损伤程度是否相同,该方法对结构中的损伤都能实现准确定位,后续研究将此方法应用于大型复杂结构的损伤识别中。     

基于模态应变能诊断结构破损的修正方法

针对单元模态应变能法诊断结构破损时由于模态截断引起的计算误差等问题,改进了求妥系统特征向量导数的典型模态法,提出了仅用部分低阶模态来确定结构破损位置和大小的修正方法,从而减小了模态截断对诊断结果的影响。     

基于ABAQUS的悬臂梁模态及动力响应分析

基于有限元分析软件ABAQUS,构建了悬臂梁的参数化模型.对其进行了模态以及稳态动力响应的分析,得到了系统固有频率、振型固和稳态动力响应的应力与位移结果,为进一步的动态特性优化提供理论指导.     

利用应变模态差识别弯管内部损伤

为研究利用应变模态差识别弯管内部损伤的方法,以损伤前、后的应变模态差作为弯管损伤识别的损伤指标对其展开研究.首先,基于位移模态和应变模态的模态叠加特性和正交性推导了应变模态差公式;其次,利用有限元软件ABAQUS建立不同工况的弯管简化模型进行数值模拟.处理分析得到应变模态差曲线,以此判断损伤的存在和位置以及损伤程度.结...     

空间框架结构裂纹位置识别的模态应变能法

提出了空间结构裂纹位置识别的模态应变能法 .该方法将单元模态应变能分解为拉压、扭转和弯曲模态应变能 ,利用单元的主要模态应变能分量与结构固有频率的改变量对结构裂纹位置进行识别 .数值实验分析表明 ,该方法能较好地识别具有单个裂纹的空间框架结构的裂纹位置     

基于敏感模态单元应变能法结构损伤识别

根据结构损伤前后特征值变化率选择对损伤单元应变能变化灵敏度较高的模态,建立一种高效的并具有较好鲁棒性的结构损伤识别的方法.从结构振动方程出发,推导结构损伤前后特征值变化率和应变能变化的关系式,建立一个由特征值变化率、单元损伤因子、单元损伤灵敏度因子以及单元损伤修正因子组成的结构损伤识别方程.应用单元损伤修正因子建立结构的损伤定位指标,并应用结构损伤识别方程式推导出单元损伤程度因子的解析表达式.应用本方法对一新型防浪提结构进行单一处损伤和多处损伤的损伤位置识别和损伤程度识别,最后,对本文提出的损伤识别方法的抗噪声性能进行测试.研究结果表明:本方法具有较好的鲁棒性,并且识别结果具有较高的精度,表明本文提出方法具有高效性.     

基于损伤应变模态的结构损伤识别直接指标法

目前应变类损伤指标大多只能损伤定位,个别方法可初步确定损伤程度,但普遍存在一弱点,即需同时利用损伤前后的模态参数,要得到损伤前的模态数据非常困难,该方法难以在土木工程中推广应用．文中提出基于损伤应变模态差分原理的损伤位置直接指标法ID、基于局域应变模态面积的损伤程度直接指标法IA,只需利用损伤后应变模态数据即能定位损伤、确定损伤程度．推导了损伤应变模态差分格式．建立了损伤位置直接指标、最优多项式完好应变模态曲线拟合、损伤程度直接指标数学模型．根据理论推导和数值仿真统计分析,提出损伤位置判定准则:(1)若某点的每阶指标值均最大,则该点有损伤;(2)若某点的某阶或多阶指标值越大,则该点损伤可能性越大;(3)对于某阶节点损伤,则可通过其余阶的指标值定位损伤．得出损伤程度直接指标具有以下4个特点:(1)随损伤程度增加呈单调递增趋势;(2)与损伤位置无关;(3)与应变模态阶数无关;(4)与是否归一化无关．     

基于单元模态应变能灵敏度的结构损伤统计识别

基于单元模态应变能灵敏度,采用概率统计的方法,提出一种同时考虑模型不确定性和测试噪声影响的损伤统计识别方法。首先,建立基于单元模态应变能灵敏度分析的结构损伤方程组,然后,通过摄动法推导出损伤结构刚度参数的统计特性,并运用损伤概率模型计算各单元的损伤存在概率。最后,用一简支梁数值模拟算例验证了该方法的有效性。研究结果表明:损伤概率越大,表明存在损伤的可能性越大;损伤单元的损伤存在概率大于非损伤单元的损伤存在概率;随着损伤程度的增加,损伤存在概率不断增加,而随着噪声水平的增加,损伤存在概率减小。     

多分辨分析在悬臂梁裂纹检测中的应用

介绍了小波变换及多分辨率分析方法,将小波多分辨率分析应用于悬臂梁的裂纹检测。指出振型信息包含了完整的裂纹信息,利用db2小波和sym4小波进行多分辨分析,结果表明两种小波都可以对裂纹进行准确的定位,sym4小波由于具有较高的消失矩,故在信号重构中sym4小波重构结果优于db2小波,但若只是进行裂纹定位,db2小波则明显优于sym4小波。