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结构损伤检测是工程力学的研究热点之一。基于振动的结构损伤检测方法具有非破坏性、方便、快速等优点,因而具有广阔的工程应用前景。理论上讲,由于损伤的产生,结构刚度和承载能力将会有所下降,结构的模态参数也将随之而改变,因此可通过研究结构的振动特性来检测其是否发生损伤,并确定损伤的位置和程度。
基于结构振动响应和系统动态特性参数的结构损伤检测方法经过近几十年的发展,已取得了一批研究成果。常用的基于振动的结构损伤检测方法主要包括:基于模态频率和振型方法、基于柔度的方法、基于曲率的方法、基于应变模态的方法、基于模态应变能的方法、基于结构有限元模型修正的方法等。近年来,计算数学和计算机的快速发展,为结构损伤检测提供了新方法,如基于神经网络的检测方法、基于模糊逻辑和遗传算法的方法以及基于小波变换的方法等。
本论文对弦系统、杆系统和梁系统等连续系统的损伤检测进行了系统研究,提出了通用的损伤检测方法。该方法以时域响应灵敏度分析为基础,采用有限元模型修正进行损伤检测。本论文所提方法能有效处理具有近频和重频的耦合弦系统、杆系统和梁系统的损伤检测问题。数值算例表明,本论文的方法能够成功检测上述各类系统的多个局部损伤,而且所提方法具有所需测点数目少、对测量噪声不敏感、计算量小、检测精度高等特点,具有广阔的工程应用前景。