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建筑科学与工程学报 2022年第5期39卷 113-121页

作者：阎石王鲁崔赛杰王雪南于水旺沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 菏泽交通投资发展集团有限公司山东菏泽274000

为了研究复合板微小剥离损伤诱发二次谐波机理,提出一种基于超声Lamb波非线性系数的水平向微裂缝识别方法。通过薄板结构的一维波动方程,推导并阐述了非线性系数的概念;采用有限元数值分析法,研究了基于二次谐波的损伤识别原理,并对复... 详细信息

为了研究复合板微小剥离损伤诱发二次谐波机理,提出一种基于超声Lamb波非线性系数的水平向微裂缝识别方法。通过薄板结构的一维波动方程,推导并阐述了非线性系数的概念;采用有限元数值分析法,研究了基于二次谐波的损伤识别原理,并对复合板微裂缝的宽度、长度和激励信号的幅值、频厚积等参数对超声Lamb波非线性系数β的影响进行模拟分析,通过试验验证了模拟结果的正确性。结果表明:随着微裂纹宽度增加,非线性系数呈非线性减小;随着微裂纹长度增加,非线性系数值先增加后减小;随着外部激励幅值的增加,非线性系数值基本不变;随着频厚积的增加,非线性系数值在结构自振频率对应的频厚积处呈现最大值;利用非线性系数β能够有效表征非线性应力波与微损伤几何特征之间的关系;基于超声Lamb波非线性系数的水平向微裂缝识别方法是可行的。

关键词： Lamb波板状结构二次谐波微裂缝非线性系数损伤识别算法

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剪切型结构损伤识别算法研究

剪切型结构损伤识别算法研究

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作者：占超大连理工大学

学位级别：硕士

近年来,结构健康监测己成为土木工程学科研究和发展的一个重要领域。结构健康监测的核心在于损伤识别算法。剪切型结构具有形式简单、应用范围广的优点,实际工程中诸多结构(如高层建筑、输电塔、海洋平台、飞机机翼等)在特定情况下都可... 详细信息

近年来,结构健康监测己成为土木工程学科研究和发展的一个重要领域。结构健康监测的核心在于损伤识别算法。剪切型结构具有形式简单、应用范围广的优点,实际工程中诸多结构(如高层建筑、输电塔、海洋平台、飞机机翼等)在特定情况下都可以简化为层间剪切模型进行分析。通过对剪切型结构损伤识别算法的研究,有利于提高剪切型结构损伤识别结果的准确性,发掘出适用于更一般结构的损伤识别方法。本文针对剪切型结构的损伤识别问题,主要做了以下几个方面的工作： (1)对利用时不变滤波器由加速度信号重构速度和位移信号的方法进行了研究,给出了时不变滤波器系数的计算公式及频域上准确度的评价公式,探讨了滤波器参数的选择对重构精度的影响,并以一个单自由度质量弹簧体系数值算例和一个四层板柱结构在环境荷载下振动的数值算例对方法的可行性进行了说明。 (2)对传统恢复力法进行改进,提出了“基于恢复力模型的局部损伤识别法”(简称“方法1”),克服了传统方法由于质量和刚度间的耦合而无法确定损伤类型的缺点。方法1采用以下步骤识别损伤：一,由剪切型模型各层实测的加速度信号通过时不变滤波器重构速度和位移信号；二,求出各层间的相对位移和相对速度,结合环境激励技术和各层的动力方程拟合出刚度系数；三,求出各层刚度系数损伤前后的比值,得到损伤指示向量(DIV);四,根据损伤的局部性,通过聚类分析算法找出DIV中的异常元素,作为判断损伤位置的依据；五,由DIV求出各层质量和刚度的损伤程度。 (3)对传统交叉模型交叉模态(CMCM)法进行改进,提出了“基于CMCM的局部损伤识别法”(简称“方法2”)。传统CMCM法由于核心矩阵缺秩使得全局修正时解不唯一,为求得唯一解往往假设损伤前后质量不变。方法2将核心矩阵最小奇异值对应的右奇异向量作为DIV,然后由DIV对损伤进行定位和定量。方法2的优势在于：无需人为主观地添加约束即可一次性求出结构各单元质量和刚度损伤前后的变化,避免了错误或不准确的假设给损伤识别结果带来的误差。 (4)通过数值实验和美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)实验对改进后方法(方法1和方法2)的可行性进行了证实。改进后的方法的最大特色即可以识别结构在极端运营条件下的质量变化。数值实验和LANL实验中,改进方法均对预设损伤进行了准确的识别。

关键词：损伤识别算法剪切型结构速度位移重构恢复力模型交叉模型交叉模态法

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基于MASW的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第1期38卷 17-23页

作者：阎石于水旺王鲁崔赛杰沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

目的提出一种基于多通道面波分析技术(MASW)的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别方法。方法从Rayleigh波的波动方程出发,结合MASW技术建立钢-混凝土组合板有限元模型,通过激励正弦信号产生Rayleigh波,研究其波速衰减特征,并提出基于波速... 详细信息

目的提出一种基于多通道面波分析技术(MASW)的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别方法。方法从Rayleigh波的波动方程出发,结合MASW技术建立钢-混凝土组合板有限元模型,通过激励正弦信号产生Rayleigh波,研究其波速衰减特征,并提出基于波速衰减的MASW损伤识别算法;搭建MASW试验平台,建立多通道超声面波检测系统,并进行多道信号采集和数据处理,验证所提出算法的有效性。结果数值模拟中,组合板的界面剥离损伤使表面波产生"分流"现象并造成表面波速度衰减,其衰减幅度与剥离长度密切相关;MASW试验中,表面波在损伤区域发生了较大程度的波速衰减,其波速衰减的起始道间与剥离损伤的起点和终点相对应。结论波速衰减幅度与剥离长度近似呈正相关的线性关系,所提出的损伤识别方法能够确定剥离损伤的具体范围,识别精度达到厘米级。

关键词：钢-混凝土组合板多通道面波分析技术(MASW) 界面剥离损伤 Rayleigh波表面波波速衰减损伤识别算法

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基于非线性Lamb波的板状结构微裂缝识别机理与算法

基于非线性Lamb波的板状结构微裂缝识别机理与算法

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第七届建筑科学与工程创新论坛

作者：阎石王鲁崔赛杰王雪南于水旺沈阳建筑大学士木工程学院辽宁沈阳 110168 沈阳建筑大学士木工程学院辽宁沈阳 110168 菏泽交通投资发展集团有限公司山东菏泽 274000

为了研究复合板微小剥离损伤诱发二次谐波机理，提出一种基于超声Lamb 波非线性系数的水平向微裂缝识别方法。通过薄板结构的一维波动方程，推导并阐述了非线性系数的概念;采用有限元数值分析法，研究了基于二次谐波的损伤识别原理，并... 详细信息

为了研究复合板微小剥离损伤诱发二次谐波机理，提出一种基于超声Lamb 波非线性系数的水平向微裂缝识别方法。通过薄板结构的一维波动方程，推导并阐述了非线性系数的概念;采用有限元数值分析法，研究了基于二次谐波的损伤识别原理，并对复合板微裂缝的宽度、长度和激励信号的幅值、频厚积等参数对超声Lamb 波非线性系数β 的影响进行模拟分析，通过试验验证了模拟结果的正确性。结果表明：随着微裂纹宽度增加，非线性系数呈非线性减小;随着微裂纹长度增加，非线性系数值先增加后减小;随着外部激励幅值的增加，非线性系数值基本不变;随着频厚积的增加，非线性系数值在结构自振频率对应的频厚积处呈现最大值;利用非线性系数β 能够有效表征非线性应力波与微损伤几何特征之间的关系;基于超声Lamb 波非线性系数的水平向微裂缝识别方法是可行的。

关键词： Lamb波板状结构二次谐波微裂缝非线性系数损伤识别算法

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层状管道结构损伤识别的数值模拟和试验验证

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2019年第6期35卷 996-1003页

作者：李赢阎石杨青潮大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024 沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 沈阳大学建筑工程学院辽宁沈阳110044 山东交通职业学院公路与建筑系山东潍坊261206

目的根据超声导波在无损和损伤层状管道结构传播特性和损伤指数,建立一种层状管道结构损伤识别算法,并提出损伤指数与破坏等级的关系,实现层状管道结构损伤识别.方法利用有限元方法建立不同损伤程度层状管道结构模型,分析超声导波传播... 详细信息

目的根据超声导波在无损和损伤层状管道结构传播特性和损伤指数,建立一种层状管道结构损伤识别算法,并提出损伤指数与破坏等级的关系,实现层状管道结构损伤识别.方法利用有限元方法建立不同损伤程度层状管道结构模型,分析超声导波传播特性差异,计算损伤指数,并进行试验验证.结果根据结构损伤指数与损伤程度的关系,将层状管道结构分为5个破坏等级,明确提出结构从完好到破坏的程度,当损伤指数大于0.3时,建议更换层状管道结构.结论结构的损伤指数与损伤程度密切相关,所提出的损伤识别算法是有效的,所建议更换层状管道结构的损伤指数范围具有可行性,有利于工程应用.

关键词：层状管道结构超声导波有限元模型损伤识别算法试验验证

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