基于悬臂桁架损伤度异化的模态识别仿真分析.pdfVIP

SILIC0N LLEY 謦爨 ； 【高新技术产业发展 】 基于悬臂桁架损伤度异化的 模态识别仿真分析 孟建霞’ 林康立’张俊海2 (1_国网北京经济技术研究院徐州勘测设计中心 江苏 徐州 221000；2．工程兵学院 江苏 徐州 221004) 摘 要 ：根据桁架结构杆单元为二力杆 的特殊性质 ，悬臂桁架损伤程度差异对结构节点模态变化的影响，运用ANYSS~二次开发 APDL-~言对结构损伤单元应变模态进行仿真分析 ，得到结构损伤程度变化的相对应变的变化规律，检验相对应变参数进行结构无损检测的可 行 性。 关键词 ：无损识别；相对应变；仿真分析 中图分类号：TE213 文献标识码 ：A 文章编号 ：I671—7597(2012)0920014-02 0前富 料= 】r{F) (6) 桁架在电力长途输送中广泛应用，结构在使用中常受到不 {对对结构参数变化的一阶变分关系为[5] 同状况的损伤，对结构进行健康监测，对结构进行无损检测， 日益得到业界的广泛重视。结构损伤检测首要是确定结构是否 ]．=l卫Q ]T+ 】r+ IQ 】rI{F)(7) 损伤 ；然后在此基础上确定损伤位置 ；再次确定损伤的程度 ； 2数值仿真 最后是预测结构的剩余使用寿命 。 目前研究和应用工作主要是 悬臂桁架结构，单元杆件为二力杆，见 图1，由杆单元 的 在前三阶段，而确定结构的损伤位置和程度是结构健康监测研 节点模态位移计算杆单元应变 。基于ANSYS的二次开发APDL语 究的核心，也是难点。 言对桁架结构进行模态数值仿真分析，计算出桁架结构的相对 对桁架结构的损伤识别研究，学者们根据桁架结构的静、 位移模态，得到各节点模态相对位移，推算桁杆的应变 ￡为： 动态特性及结构形式的特点[1～3]分析了各种损伤理论及诱导 As 一 因素，进行了数值仿真和试验 的损伤识别，取得不错 的效果 。 ￡= —— (8) 本文根据结构单元二力杆性质，分析结构相对应变参数对结构 损伤识别的敏感性，结构当损伤程度不同时，研究应变模态变 其中：￡为应变， 为桁杆沿x轴方向的位移变化，并且 化规律 。 = dx2一 =(x2 )一( )， 伪桁杆沿j，轴方向的位 1理论分析 移变化，并且 = 2一 1= 2 2)一 1 )，f为桁杆的 结构的振动方程： 原始长度 。 埘 +C【】错+k】锝={／(]． (1) 瓣 凇 设{／(，)】．={F ，W={x ，并由坐标变换解耦 {X)= 】料 (2) 则式l变为频域方程。 (-co。，】+ 】+ {)= ]tP} (3) 其中： 】， 】和 [C]分别为质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵， {厂(为载荷矢量： 】为正则化主模态矩阵，{g)为广义坐标； ，] k】和 ，】分别为模态质量、模态刚度和模态阻尼矩阵，且均为对角 阵 [4]。由式 2和式3可得 {X】= r{F) (4) 式中 】=diag(， ，…， ) 图1 单根桁杆单元变形 根据弹性力学原理 ，结构 的正应变分量为 fig 1el