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基于损伤定位向量法的机械结构损伤识别技术研究

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 机械结构损伤识别原理的研究现状

1.3 机械结构损伤信号测量及处理方法研究

1.4 机械结构损伤的识别与定位方法研究

1.5 目前研究中存在的问题

1.6 本文的主要内容

第2章 机械结构损伤识别方法建模

2.1 机械结构损伤信号特征建模

2.2 基于应变柔度矩阵的机械结构损伤的识别模型

2.3 损伤定位向量法(DLVS)的损伤定位模型

2.4 光纤光栅传感器的应变检测原理

2.5 光纤光栅传感器的应变分布式监测原理

2.6 本章小结

第3章 机械结构损伤识别方法的仿真分析

3.1 板结构的基本假定和力学分析

3.2 基于ANSYS的薄板损伤识别仿真分析

3.3 本章小结

第4章 机械结构损伤识别实验

4.1 实验模态分析原理

4.2 薄板的损伤实验研究

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 本文的主要工作和结论

5.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

机械结构在工作服役期间,由于受到诸如环境腐蚀、材料老化、载荷的长期疲劳效应等众多因素的影响,将会不断累积损伤,结构的局部损伤可能会导致结构整体性的迅速破坏,由此造成重大的安全事故,给人民的生命财产带来巨大的损失。因此,确定机械结构中是否存在损伤以及定位损伤的位置,保证机械结构的安全性、可靠性,对机械结构的安全运行和及时修护具有重要的意义。
  本文总结归纳了各类基于结构的模态参数的损伤识别方法的研究现状以及其优缺点,介绍了光纤光栅的分布式应变传感原理,介绍了结构的信号特征建模以及实验应变模态分析理论,详细推导了结构的应变柔度矩阵的表达式,深入研究了损伤定位向量法(DLVS)的损伤定位模型。
  在ANSYS软件中仿真分析了四角固定的薄板结构基于损伤定位向量法的损伤识别过程,组建薄板结构的应变柔度矩阵,对结构在损伤前后的应变柔度矩阵的差矩阵做奇异值分解,求解薄板有限元模型各单元在各组载荷向量作用下的应变值,构建规则化累积应变标识量(nsi)定位出薄板结构单个和多个损伤的区域,并探讨了应变检测点的个数对损伤定位精度的影响。
  在薄板结构的损伤实验中,用钻头钻孔和切割机切槽制备损伤,在薄板中心处进行激振,用光纤光栅传感器监测各测点的应变,在应变柔度矩阵的基础上运用损伤定位向量法定位出单个损伤和多个损伤出现的区域。

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