基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的空間剛架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與試驗(yàn)檢測(cè).pdf

1、空間剛架結(jié)構(gòu)作為鋼結(jié)構(gòu)的基本形式之一在現(xiàn)代工程中應(yīng)用廣泛。在使用過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生微小損傷，損傷逐漸發(fā)展，將使結(jié)構(gòu)的使用安全受到威脅，因此需要建立結(jié)構(gòu)損傷的檢測(cè)方法從而能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)損傷進(jìn)行識(shí)別。目前，采用振動(dòng)方法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別定位研究主要集中在單跨梁和桁架結(jié)構(gòu)，對(duì)空間剛架研究較少，且沒(méi)有系統(tǒng)地提出較合理地?fù)p傷標(biāo)示量對(duì)空間損傷進(jìn)行識(shí)別。因此，空間剛架損傷檢測(cè)有待進(jìn)一步研究。
　　本課題制作了小型實(shí)驗(yàn)剛架模型，采用DAS

2、P2006軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，得到固有頻率、振型等模態(tài)參數(shù)。利用ANSYS軟件建立實(shí)驗(yàn)剛架的有限元模型，計(jì)算得到模擬固有頻率、振型等模態(tài)參數(shù)，對(duì)比驗(yàn)證了有限元模型的正確性。
　　分別采用振型變化率、曲率模態(tài)、單元模態(tài)應(yīng)變能變化率作為損傷標(biāo)示量對(duì)有限元模型的損傷位置和損傷程度識(shí)別進(jìn)行比較研究。通過(guò)振型變化率、曲率模態(tài)自身對(duì)比發(fā)現(xiàn)構(gòu)件的軸向振動(dòng)信息比橫向振動(dòng)信息更適合對(duì)結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行識(shí)別。不同標(biāo)示量之間對(duì)比得到曲率模態(tài)、單元模態(tài)應(yīng)變能

3、變化率對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的敏感程度都優(yōu)于振型變化率，且能夠?qū)Χ辔恢脫p傷進(jìn)行有效識(shí)別。在實(shí)際工程中振型測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)單，易于構(gòu)造振型變化率和曲率模態(tài)等參數(shù)，在實(shí)際損傷檢測(cè)中容易實(shí)現(xiàn)，但存在空間問(wèn)題數(shù)據(jù)量較大的缺點(diǎn)。應(yīng)變能屬于能量范疇的標(biāo)示量，不具方向性且敏感度高，適合作為空間剛架損傷識(shí)別的標(biāo)示量，但測(cè)量?jī)x器要求高，測(cè)量成本高，不適合在實(shí)際工程中推廣。根據(jù)比較分析，本文提出了新的損傷標(biāo)示量───軸向振型差變化率，其具有回避空間問(wèn)題，處理數(shù)據(jù)工作量小、敏

4、感程度高、設(shè)備要求不高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，適合在實(shí)際工程中推廣。
　　在實(shí)驗(yàn)剛架上，以曲率模態(tài)及軸向振型差變化率作為損傷標(biāo)示量對(duì)實(shí)驗(yàn)剛架進(jìn)行損傷識(shí)別中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明曲率模態(tài)和軸向振型差變化率作為損傷標(biāo)示量可以對(duì)實(shí)驗(yàn)剛架的單一損傷及多損傷工況進(jìn)行識(shí)別，可以在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中推廣，是兩種比較理想的空間剛架損傷標(biāo)示量。
　　本文最后建立空間剛架損傷識(shí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，采用軸向振型差變化率作為訓(xùn)練樣本參數(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，達(dá)到對(duì)空間剛架損傷