环境激励下板结构损伤识别研究
受恶劣海洋环境影响，船舶与海洋结构物在服役期间的安全问起始终是人们关注的焦点。如果能在结构发生破坏的早期及时的发现损伤，那么不但会节省大量的维修成本，还能避免重大安全事故的发生。因此，将结构健康监测技术(Structural Health Monitoring, SHM)应用于船舶与海洋工程日益受到研究者的关注。结构损伤识别是结构健康监测的核心部分，采用结构的振动响应信号识别结构损伤一直是研究的热点。其中结构应变响应与位移模态相比，有对局部损伤灵敏度高的优点，因此被广泛应用于结构损伤识别中。以往的损伤识别研究关注于寻找新的损伤指标以提高损伤识别效率，然而本论文讲重点放在结构应变测量技术上，提出了一种应变测量方式，并通过实验证实有效的提高了损伤识别效率。本文的主要研究内容有： (1)本论文采用有限元法对应变模态进行了推导，证明了应变模态与位移模态具有相似的数学表达式，并以此为基础得到了以应变为变量的多自由度线性比例阻尼结构的振动微分方程，进而求解出了结构应变响应和应变频率响应函数。基于应变响应推导了模态参数辨识方法(NExT-ERA和峰值拾取法)的理论原理。 (2)本论文对惠斯通桥路理论进行了详细的数学推导，并以惠斯通桥路理论为基础提出了十字形应变测量方法，这是本论文的一个创新点。十字应变测量方法有两种电路连接方式，对此进行了详细的介绍，并通过有限元法分析比较了这两种测量方式下固支铝板的模态参数。相较于传统的半桥应变测量方式，本方法存在以下优点：传感器能够实现温度自补偿，提高了传感器的利用效率。 (3)本论文设计了四周固支铝板的应变模态参数辨识和损伤识别实验。本实验以随机锤击方法模拟自然环境激励，以局部增加质量块儿方法模拟损伤。通过运行模态参数识别方法得到了结构的固有模态参数，与数值仿真相比得到了较好的一致性。在损伤识别实验中，本论文对十字应变测量方法的两种电路连接方式进行了对比研究；对十字应变测量方法与传统半桥应变测量方法进行了对比研究。验证了本论文所提出的应变测量方式有效性。
结构损伤识别;峰值拾取法;环境激励;应变模态;振动响应
大连理工大学
硕士
船舶与海洋结构物设计制造
崔洪宇
2020
中文
TB302.5
2020-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）