【摘 要】
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近年来,随着经济的飞速发展,大跨度网架结构由于其自身各种优越性被广泛应用国内重点工程和大型工业建筑中。在网架结构在服役过程中,结构局部会有螺栓损坏、杆件变形等影响结构安全的损伤,这些损伤一般很不容易被发现。如果不及时对其发生的损伤进行维护处理,势必会造成建筑结构的整体倒塌,危害到人们的人身安全及财产安全。因此,每隔一段时间对正在服役的大型网架结构进行损伤检测很有必要性。本文在目前结构损伤领域的研究
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近年来,随着经济的飞速发展,大跨度网架结构由于其自身各种优越性被广泛应用国内重点工程和大型工业建筑中。在网架结构在服役过程中,结构局部会有螺栓损坏、杆件变形等影响结构安全的损伤,这些损伤一般很不容易被发现。如果不及时对其发生的损伤进行维护处理,势必会造成建筑结构的整体倒塌,危害到人们的人身安全及财产安全。因此,每隔一段时间对正在服役的大型网架结构进行损伤检测很有必要性。本文在目前结构损伤领域的研究成果上,提出了基于频率变化平方比方法与模糊推理方法相结合的网架结构损伤识别方法。首先计算了网架结构全部杆件理论的频率变化平方比向量,通过ANSYS模拟杆件的损伤来计算实际的频率变化平方比向量,根据模态置信准则,判别两个向量之间是否具有很强的关联性,从而识别出发生损伤的杆件。然后分别构建了基于频率参数的模糊推理系统和基于振型参数的模糊推理系统,利用基于频率参数的网架结构损伤识别模糊推理方法来识别结构非对称位置杆件的损伤程度,通过基于振型参数的网架结构损伤识别模糊推理方法来判别对称位置杆件的损伤状态。本文对网架结构进行了数值模拟和试验分析。数值模拟部分,首先利用ANSYS软件对网架结构进行了模态分析,通过降低杆件的弹性模量来模拟杆件损伤,并提取了相应的频率和振型信息;然后将模拟得到的频率和振型数据经过处理,得到用于损伤定位的频率变化平方比向量及模糊推理系统的模糊规则;最后通过MATLAB中的模糊逻辑工具箱建立了基于频率参数和振型参数的模糊推理系统,将其应用到网架结构损伤识别中。为验证其有效性,分别设置了上弦杆、腹杆和下弦杆三种不同位置的损伤工况。试验部分使用力锤激励网架结构的激励点,同时利用传感器收集结构的响应信号,再通过DASP软件中模态分析版块直接获得结构的模态参数,提取结构第一阶振型数据和前六阶频率,将其作为结构损伤识别过程中的实测值,采用本文所提出的损伤检测方法对设置的工况进行了分析。通过数值模拟以及试验分析可知,利用频率变化平方比向量计算相关性可以准确确定杆件的损伤位置,但无法确定杆件损伤程度;通过基于频率参数的模糊推理系统可以准确判定杆件的大致损伤程度;通过基于振型参数的模糊推理系统能够有效识别出处于对称位置杆件的损伤状态。第一步损伤初步定位,第二步损伤程度判定,第三步损伤精确定位,三个步骤相辅相成,共同对网架结构进行了损伤识别,识别结果良好。
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