结构损伤识别的改进广义柔度矩阵灵敏度方法

1

作者 牛梓蓉 吴锋 +3 位作者 韩兆龙 卓杨 车爱兰 朱宏博 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第4期541-549,共9页

提出一种改进的广义柔度矩阵灵敏度方法用于结构的损伤识别.首先,在原有方法基础上增加广义柔度矩阵关于损伤系数的高阶灵敏度项,提高损伤识别结果的精度.然后,在求解损伤识别方程时,考虑损伤识别的物理意义,通过增加损伤系数的约束条件... 提出一种改进的广义柔度矩阵灵敏度方法用于结构的损伤识别.首先,在原有方法基础上增加广义柔度矩阵关于损伤系数的高阶灵敏度项,提高损伤识别结果的精度.然后,在求解损伤识别方程时,考虑损伤识别的物理意义,通过增加损伤系数的约束条件,将损伤识别方程转换为最优化问题,并采用序列二次规划算法进行求解,避免出现负损伤系数的情况.最后,采用一个空间桁架结构有限元模型数值算例和一个7层的框架结构模型试验,验证所提方法的有效性和优越性.结果表明,所提方法与原方法相比能更精确地定位损伤位置,识别损伤程度,且适用于大损伤的情形. 展开更多

关键词 损伤识别 广义柔度 模态 灵敏度 最优化

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结构损伤识别的二次反馈岭估计法

2

作者 李翠 朱学坤 +1 位作者 俞记生 伍晓顺 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期932-938,共7页

为了克服灵敏度方程的病态最小二乘问题,提出一种基于模态柔度变化的结构损伤识别二次反馈岭估计法。采用模态特征值和振型来组集模态柔度矩阵,建立由模态柔度变化求解单元损伤系数的损伤识别线性方程组。在损伤定位阶段,先分别利用非... 为了克服灵敏度方程的病态最小二乘问题,提出一种基于模态柔度变化的结构损伤识别二次反馈岭估计法。采用模态特征值和振型来组集模态柔度矩阵,建立由模态柔度变化求解单元损伤系数的损伤识别线性方程组。在损伤定位阶段,先分别利用非负最小二乘法和反馈岭估计法来初步评估损伤位置。由于这两种方法的损伤定位结果常受到不同未损单元的干扰,所以通过对它们的计算结果取交集来综合确定疑似损伤单元。在损伤定量阶段,将正则化矩阵中对应疑似损伤单元的对角元素缩小,同时将对应其余单元的对角元素放大,进行二次反馈岭估计以最终完成损伤定量识别。某简支梁数值分析表明,相比非负最小二乘法和反馈岭估计法,所提方法具有更强的抗噪鲁棒性。无论是损伤定位还是损伤定量,均具有更加可靠的识别精度。 展开更多

关键词 损伤识别 模态柔度 模态识别 结构健康监测 损伤灵敏度

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柔度曲率法对梁结构的损伤诊断 被引量：16

3

作者 李永梅 周锡元 +2 位作者 高向宇 耿麟 赵胥英 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1173-1178,共6页

针对各种支承形式梁结构的损伤诊断,采用结构柔度矩阵最大列元素的柔度曲率(M_(FC))对悬臂梁进行损伤定位,采用损伤结构柔度矩阵主对角元素的柔度曲率(D_(FC))对非悬臂梁进行损伤定位,算例表明,针对不同形式的梁构造不同柔度曲率指标,... 针对各种支承形式梁结构的损伤诊断,采用结构柔度矩阵最大列元素的柔度曲率(M_(FC))对悬臂梁进行损伤定位,采用损伤结构柔度矩阵主对角元素的柔度曲率(D_(FC))对非悬臂梁进行损伤定位,算例表明,针对不同形式的梁构造不同柔度曲率指标,仅用损伤结构少数低阶的模态参数,就可以对非悬臂和悬臂梁结构进行损伤定位识别,本文方法求得的柔度曲率曲线既能识别单个损伤的存在,也能识别多个损伤的位置,并能定性地反映损伤程度。 展开更多

关键词 结构 损伤诊断 柔度 曲率 模态参数

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利用模态柔度曲率差识别框架的损伤 被引量：25

4

作者 曹晖 张新亮 李英民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期116-120,124,共6页

采用结构模态参数进行损伤识别是研究较早,应用较多的无损探伤检测方法。提出了一种称为模态柔度曲率差的损伤检测指标。该指标利用模态柔度,不仅比频率和振型更敏感,而且对高阶模态的依赖大为减小。此外,曲率的采用也增加了其对损伤的... 采用结构模态参数进行损伤识别是研究较早,应用较多的无损探伤检测方法。提出了一种称为模态柔度曲率差的损伤检测指标。该指标利用模态柔度,不仅比频率和振型更敏感,而且对高阶模态的依赖大为减小。此外,曲率的采用也增加了其对损伤的敏感程度。对两个框架有限元模型进行了分析,详细比较了该指标和振型曲率改变率等其它一些指标在不同的损伤分布和损伤程度下的损伤识别效果,发现模态柔度曲率差识别效果最好,结果最稳定。 展开更多

关键词 损伤识别 框架 模态柔度 振型曲率 模态柔度曲率差

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基于柔度曲率矩阵的结构损伤识别法 被引量：11

5

作者 李永梅 周锡元 高向宇 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1066-1071,共6页

基于损伤结构模态的柔度矩阵,应用差分方法计算柔度曲率矩阵,从中找到各列最大值,作为检测结构损伤指(?)的新方法.该方法无需原始结构的信息,只需损伤结构少数低阶的模态参数就可以进行悬臂梁、固端梁、简支梁以及连续梁等多种结构形式... 基于损伤结构模态的柔度矩阵,应用差分方法计算柔度曲率矩阵,从中找到各列最大值,作为检测结构损伤指(?)的新方法.该方法无需原始结构的信息,只需损伤结构少数低阶的模态参数就可以进行悬臂梁、固端梁、简支梁以及连续梁等多种结构形式的损伤识别,既能识别单个损伤的存在,也能识别多个损伤的位置,该方法定位准确、适用面广、识别精度高、能定性反映损伤程度. 展开更多

关键词 结构 损伤识别 柔度曲率矩阵 模态参数

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基于模态柔度曲率改变率的桥梁结构损伤识别方法 被引量：24

6

作者 姚京川 杨宜谦 王澜 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期51-57,共7页

在以往模态柔度损伤指标研究成果的基础上,提出模态柔度曲率改变率MFCI(aver)的结构损伤识别方法。该方法首先对损伤前后的模态柔度矩阵各列元素进行代数平均,将计算得到的平均值作为模态柔度向量{fu}和{fd}的元素,然后利用差分法求出... 在以往模态柔度损伤指标研究成果的基础上,提出模态柔度曲率改变率MFCI(aver)的结构损伤识别方法。该方法首先对损伤前后的模态柔度矩阵各列元素进行代数平均,将计算得到的平均值作为模态柔度向量{fu}和{fd}的元素,然后利用差分法求出模态柔度曲率,最后将损伤前后的模态柔度曲率差值按损伤前的模态柔度曲率值进行归一化,从而得到模态柔度曲率改变率指标。对简支梁和连续梁,采用MF,MFC,MFCI(aver),MFCI(max)4种结构损伤指标进行损伤识别效果比较的结果表明:模态柔度曲率改变率结构损伤识别方法在识别过程中,由于用模态柔度列向量代替模态柔度矩阵,避免了大型矩阵运算,明显提高了识别速度;对数据进行平均处理,明显改善了抗噪能力。 展开更多

关键词 桥梁损伤 损伤识别 模态柔度矩阵 模态柔度曲率改变率 损伤指标

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基于模态柔度曲率差的弯管结构损伤识别 被引量：8

7

作者 郭利 张瑞刚 +1 位作者 李永军 王天辉 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期902-906,918,共5页

为对弯管结构进行无损检测,结合有限元模拟和实验模态分析方法,对具有不同位置和程度的损伤弯管结构进行研究,计算和分析其模态柔度曲率差,探讨模态分析方法在弯管结构损伤检测中的适用性。研究结果表明:弯管结构的模态柔度具有方向性,... 为对弯管结构进行无损检测,结合有限元模拟和实验模态分析方法,对具有不同位置和程度的损伤弯管结构进行研究,计算和分析其模态柔度曲率差,探讨模态分析方法在弯管结构损伤检测中的适用性。研究结果表明:弯管结构的模态柔度具有方向性,弯管所在平面x,y方向柔度求解的模态柔度曲率差不能对弯管进行损伤识别;垂直弯管所在平面z方向柔度不仅可以对弯管进行单处、多处的损伤定位,而且可以对同一位置的损伤程度进行定量分析。 展开更多

关键词 弯管 方向柔度 柔度曲率差 实验验证 损伤识别

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基于柔度矩阵曲率范数差的结构损伤识别方法 被引量：10

8

作者 唐盛华 罗承芳 +3 位作者 方志 苏彬建 张学兵 楚加庆 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期982-989,I0005,共9页

基于模态柔度矩阵曲率范数差构造了一种损伤识别新指标。首先对损伤前后柔度矩阵按列、行分别求两次曲率,再对曲率矩阵的列向量求2-范数差,得到2-范数下各节点的损伤定位指标值。根据梁式结构刚度和位移曲率的负相关关系,推导出准确定... 基于模态柔度矩阵曲率范数差构造了一种损伤识别新指标。首先对损伤前后柔度矩阵按列、行分别求两次曲率,再对曲率矩阵的列向量求2-范数差,得到2-范数下各节点的损伤定位指标值。根据梁式结构刚度和位移曲率的负相关关系,推导出准确定量损伤程度的理论表达式,对单损伤和相邻多损伤进行了损伤定量分析。基于串联弹簧原理,提出了等效损伤程度分析模型,建立了测点间梁单元局部损伤与全损伤之间的损伤程度对应关系。采用某三跨连续梁用作仿真算例,结合已有的均匀荷载面曲率差指标,并考虑多种损伤工况,对指标进行对比分析,结果表明该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤检测,且具有较好的抗噪声能力。采用对比测点间梁单元局部损伤与全损伤工况基频的方法,验证了所提等效损伤程度计算方法的合理性。 展开更多

关键词 损伤识别 损伤程度 曲率 连续梁 柔度矩阵 范数

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井架结构损伤的动力学识别 被引量：7

9

作者 邹龙庆 迟利源 +1 位作者 郭凤 孙雪梅 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2006年第3期47-50,共4页

针对JJ160/41-K型井架结构的损伤情况,研究了结构损伤动力学检测方法,包括柔度矩阵差值法、曲率模态法和柔度曲率法,分析了柔度矩阵差值法和曲率模态法应用于损伤检测的局限性,以及柔度曲率法的优点.井架应用结果表明:柔度差值法在损伤... 针对JJ160/41-K型井架结构的损伤情况,研究了结构损伤动力学检测方法,包括柔度矩阵差值法、曲率模态法和柔度曲率法,分析了柔度矩阵差值法和曲率模态法应用于损伤检测的局限性,以及柔度曲率法的优点.井架应用结果表明:柔度差值法在损伤位置间距较近或各位置损伤程度较小的情况下识别精度较差;各处损伤部位间的相互影响以及损伤部位对未损伤部位的影响,会使曲率模态法对结构损伤识别的敏感度下降;柔度曲率法能够反映损伤存在、位置及程度,且各损伤部位之间不存在相互影响,识别精度高,适合在井架结构损伤的在线检测中推广应用. 展开更多

关键词 损伤识别 柔度差 曲率模态 柔度曲率

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既有多梁式桥梁的损伤识别 被引量：6

10

作者 单德山 李乔 王玉珏 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第1期5-8,16,共5页

讨论了利用量测的柔度矩阵定位损伤的方法。分别选用模态柔度和模态柔度曲率两种方法对多梁式T型梁桥的损伤识别进行研究;并定性分析了测试噪声对损伤识别结果的影响。为反映实际多梁式桥梁的损伤识别情况,采用符合实际多梁式桥梁结构... 讨论了利用量测的柔度矩阵定位损伤的方法。分别选用模态柔度和模态柔度曲率两种方法对多梁式T型梁桥的损伤识别进行研究;并定性分析了测试噪声对损伤识别结果的影响。为反映实际多梁式桥梁的损伤识别情况,采用符合实际多梁式桥梁结构构形的计算模型模拟结构损伤。通过一个简支多梁式T梁桥的数值试验验证了所提方法的可行性。结果表明在量测模态与频率数不多的情况下,所讨论的方法可用于识别多梁式桥梁的损伤。 展开更多

关键词 多梁式桥梁 模态柔度 模态柔度曲率 损伤识别

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基于结构动力参数的土木工程结构损伤识别方法 被引量：15

11

作者 王志坚 韩西 +1 位作者 钟厉 陈上均 《重庆建筑大学学报》 CSCD 2003年第4期128-132,共5页

简要综述了近几年基于结构动力参数的土木工程结构损伤识别的方法,对各结构损伤识别方法进行评论,讨论各种方法在理论和实际应用中的优点及存在的问题。最后,通过对一试验模型的模拟损伤试验说明动力参数检测方法的应用。

关键词 土木工程 结构损伤 结构动力参数 试验模型 损伤识别 柔度曲率

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基于子结构及模态柔度曲率差的某框架结构损伤识别 被引量：6

12

作者 马立元 李世龙 +1 位作者 李永军 王天辉 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2011年第5期21-26,共6页

基于子结构思想,通过对框架结构中子结构的边界施加虚拟的数值支座,限制子结构边界的位移,把子结构从整体结构中隔离出来。运用提出的模态柔度曲率差方法对子结构进行了损伤识别。结果表明:该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤识别,不... 基于子结构思想,通过对框架结构中子结构的边界施加虚拟的数值支座,限制子结构边界的位移,把子结构从整体结构中隔离出来。运用提出的模态柔度曲率差方法对子结构进行了损伤识别。结果表明:该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤识别,不论对单一位置损伤,还是多种共存的损伤,均具有损伤定位的能力,并能定性反映损伤程度。与已有的柔度差、柔度差值曲率两种柔度指标的数值模拟比较结果证明了该方法检测损伤的有效性和优越性。 展开更多

关键词 损伤识别 子结构 柔度矩阵 模态柔度曲率差

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基于振型加权模态柔度的梁桥损伤识别方法 被引量：15

13

作者 唐盛华 周楠 +1 位作者 方志 苏彬建 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2017年第6期98-106,共9页

为了采用结构柔度矩阵进行损伤识别,由均匀荷载面曲率差指标推导出一种加权柔度矩阵指标构造方法,权值分别取振型、振型曲率和、振型曲率符号函数构造出三个新的损伤指标。基于结构损伤前后指标的相对变化及节点损伤程度和单元损伤程度... 为了采用结构柔度矩阵进行损伤识别,由均匀荷载面曲率差指标推导出一种加权柔度矩阵指标构造方法,权值分别取振型、振型曲率和、振型曲率符号函数构造出三个新的损伤指标。基于结构损伤前后指标的相对变化及节点损伤程度和单元损伤程度的关系,提出了指标的结构损伤程度计算方法。采用一简支梁和一三跨连续梁算例,考虑多种损伤情况,与均匀荷载面曲率差指标进行了对比分析,表明振型曲率符号函数加权损伤指标仅需前几阶模态便能进行损伤检测,具有良好的损伤定位能力,并能准确识别损伤程度。 展开更多

关键词 损伤识别 损伤程度 梁桥 柔度 曲率 振型

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钢桁架结构损伤检测的柔度曲率幅值突变系数法 被引量：9

14

作者 张丽梅 陈务军 +1 位作者 杜守军 石玉欣 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第A01期133-138,共6页

为了对钢桁架结构的损伤情况进行比较准确的检测,应用了柔度曲率幅值突变系数法.首先应用ANSYS对钢桁架结构的单个或多个损伤同时出现的情况进行了数值模拟,然后用一个钢桁架模型对ANSYS的计算结构进行实验验证.数值模拟的结果表明:用... 为了对钢桁架结构的损伤情况进行比较准确的检测,应用了柔度曲率幅值突变系数法.首先应用ANSYS对钢桁架结构的单个或多个损伤同时出现的情况进行了数值模拟,然后用一个钢桁架模型对ANSYS的计算结构进行实验验证.数值模拟的结果表明:用柔度曲率幅值突变系数法可以对钢桁架结构单个或多个结构同时出现的情况进行比较准确的判定.实验结果与数值模拟结果基本吻合. 展开更多

关键词 钢桁架 损伤 检测 柔度曲率幅值突变系数

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大型复杂结构损伤识别两步法研究 被引量：4

15

作者 李世龙 王天辉 +1 位作者 马立元 李永军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1051-1056,共6页

基于模型修正技术及模态柔度曲率差方法提出了一种解决大型复杂结构损伤识别问题的两步法。首先运用基于模型修正的损伤识别方法进行模糊识别,通过建立带约束边界非线性最小二乘目标函数,极小化结构实测模态与解析模态之间的误差,将损... 基于模型修正技术及模态柔度曲率差方法提出了一种解决大型复杂结构损伤识别问题的两步法。首先运用基于模型修正的损伤识别方法进行模糊识别,通过建立带约束边界非线性最小二乘目标函数,极小化结构实测模态与解析模态之间的误差,将损伤识别问题转化为优化问题,并采用信赖域方法求解该优化问题,识别出损伤所属单元组。然后运用模态柔度曲率差方法,对损伤进行精确定位。对某导弹发射台骨架的数值仿真及试验研究结果表明,该损伤识别两步法识别效果较为理想,为解决大型复杂结构的损伤识别问题提供了新思路。 展开更多

关键词 发射台骨架 模型修正 信赖域 模态柔度曲率差 损伤识别

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基于模态柔度矩阵的结构损伤识别 被引量：19

16

作者 邱飞力 张立民 张卫华 《噪声与振动控制》 CSCD 2015年第4期101-106,共6页

基于模型修正技术的结构损伤识别方法,无需事先知晓结构的损伤位置,比仪器直接探测更具优势。模型修正大多以模态频率和振型为修正目标。然而,结构损伤对系统的模态频率和振型影响较小,采用模态频率和振型为目标的传统修正方法,难以识... 基于模型修正技术的结构损伤识别方法,无需事先知晓结构的损伤位置,比仪器直接探测更具优势。模型修正大多以模态频率和振型为修正目标。然而,结构损伤对系统的模态频率和振型影响较小,采用模态频率和振型为目标的传统修正方法,难以识别出结构的损伤。为此,引入对结构损伤极为灵敏的模态柔度矩阵,研究以模态柔度矩阵为目标函数的损伤识别方法。选取某带孔的矩形长铁片为研究对象,沿其纵向等分为31块,计算模态柔度矩阵关于各等效模量相对量的灵敏度。结合灵敏度矩阵,利用实测和有限元模型间的柔度矩阵残差建立目标函数,并引入正则化方法求解目标函数的超定方程组。经过9次迭代目标函数收敛,损伤识别结果与实际值保持高度一致,从而验证该方法的正确性和实用性。 展开更多

关键词 振动与波 结构损伤 模态柔度 模量灵敏度 损伤识别

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酒杯型输电塔损伤定位的识别方法 被引量：6

17

作者 刘纲 杨溥 +1 位作者 秦阳 刘遥 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期471-476,519,共6页

针对酒杯型大跨越输电塔结构在塔头节段具有刚度突变的特性,建立了基于模态双指标的损伤定位方法。通过对现有模态指标的对比,提出首先采用振型差指标判断酒杯型输电塔刚度突变处是否损伤,再利用模态柔度改变率指标定位输电塔其他节段... 针对酒杯型大跨越输电塔结构在塔头节段具有刚度突变的特性,建立了基于模态双指标的损伤定位方法。通过对现有模态指标的对比,提出首先采用振型差指标判断酒杯型输电塔刚度突变处是否损伤,再利用模态柔度改变率指标定位输电塔其他节段的损伤,以克服单一模态指标易误报警的缺陷。分析了模态识别误差、不完备测点和环境因素对模态双指标方法的影响。采用实塔数值模拟分析的结果表明,该方法能根据环境激励较为准确地识别损伤发生的部位,测试误差、环境等因素对其损伤定位功能的影响较小,为该类塔架结构长期在线健康监测提供了损伤识别的方法支撑。 展开更多

关键词 输电塔 损伤定位 刚度突变 模态柔度改变率 振型差

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基于改进模态柔度曲率差的结构损伤识别方法 被引量：6

18

作者 马立元 李世龙 +1 位作者 王天辉 王钢 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2015年第3期136-141,共6页

针对柔度曲率差指标识别模糊和错误定位的问题,将灰色系统理论与柔度矩阵相结合,提出灰并联模态柔度曲率差指标,并提出损伤程度的判定方法,提高了指标对损伤的敏感性。采用变化柔度矩阵降低了噪声对损伤识别结果的影响。在一个直管结构... 针对柔度曲率差指标识别模糊和错误定位的问题,将灰色系统理论与柔度矩阵相结合,提出灰并联模态柔度曲率差指标,并提出损伤程度的判定方法,提高了指标对损伤的敏感性。采用变化柔度矩阵降低了噪声对损伤识别结果的影响。在一个直管结构上进行损伤识别应用,通过与柔度曲率差指标的数值模拟对比分析和实验验证,表明该指标在直管损伤识别中具有一定的有效性。 展开更多

关键词 损伤识别 柔度矩阵 模态柔度曲率差 灰并联

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结构损伤识别的联合灵敏度方法研究 被引量：3

19

作者 邵晓蓉 杨秋伟 赵卫 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期317-321,共5页

提出一种联合灵敏度方法用于结构的损伤识别中,该方法将频率、振型和柔度三种灵敏度结合起来,可以获得更多的方程来求解损伤参数。利用数值算例对所提方法进行验证,并将所得计算结果与特征对灵敏度方法计算结果进行比较。结果表明所提... 提出一种联合灵敏度方法用于结构的损伤识别中,该方法将频率、振型和柔度三种灵敏度结合起来,可以获得更多的方程来求解损伤参数。利用数值算例对所提方法进行验证,并将所得计算结果与特征对灵敏度方法计算结果进行比较。结果表明所提方法是合理可行的。 展开更多

关键词 损伤识别 灵敏度 模态参数 柔度

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基于柔度曲率矩阵的加筋板结构损伤识别方法 被引量：6

20

作者 马骏 陈立 赵德有 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第8期881-891,共11页

为了对船舶工程中典型结构即加筋板结构的损伤部位进行准确的损伤识别分析,文章提出了一种基于柔度曲率矩阵的损伤识别方法并进行了仿真分析。首先对加筋板结构进行单元划分,以结构响应通过矩阵的列最大值来建立节点柔度矩阵,并通过二... 为了对船舶工程中典型结构即加筋板结构的损伤部位进行准确的损伤识别分析,文章提出了一种基于柔度曲率矩阵的损伤识别方法并进行了仿真分析。首先对加筋板结构进行单元划分,以结构响应通过矩阵的列最大值来建立节点柔度矩阵,并通过二阶微分对柔度值的变化进行放大进而得到柔度曲率矩阵,最后通过柔度曲率矩阵图或者柔度曲率矩阵的行(列)曲率图来判断损伤位置。算例分析表明,该方法损伤定位准确并且具有较高的灵敏度,避免了使用原未损结构的模态参数,只需损伤结构的一阶或者前几阶模态信息就可以有效地进行损伤识别分析。通过大量模拟,给出了加筋板结构损伤的判别图。 展开更多

关键词 加筋板 损伤识别 柔度矩阵 柔度曲率

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