关于利用单元模态应变能指标进行损伤识别的若干问题

挥戈北指 · 发表于 2006-5-10 18:37

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本人的硕士论文打算利用单元模态应变能指标以及其它几种基于模态参数的损伤指标对不同结构形式的损伤进行检测。但本人对框架还有板的损伤识别接触的还不多，另外有哪些同志对史治宇、罗绍湘等提出的improved damage quantification from elemental modal strain energy change 方法比较熟悉，欢迎一起学习探讨。

wolfer555 · 发表于 2006-5-14 20:03

本帖最后由 wdhd 于 2016-4-14 14:40 编辑

　　我读过，也做过一些低级的东西，欢迎探讨，呵呵!

挥戈北指 · 发表于 2006-5-19 20:08

本帖最后由 wdhd 于 2016-4-14 14:40 编辑

　　我刚刚用单元应变能检测了一个框架，柱的识别效果很好，但是梁好像有些误判，不知道问题出在哪里。之前我还曾用模态柔度曲率差(MFC)做过框架，不考虑噪音的影响时，效果还是比较理想，但也仅仅是能判断损伤的位置，不能定量计算。有人好像用uinform load surface curvature做过损伤的定量计算，不知道能不能套用到MFC指标中去。

　　[em07]

挥戈北指 · 发表于 2006-5-21 13:40

从ansys中提取的框架振型有X和Y两个方向的，选择不同方向的振型对指标的识别效果影响很大。以柱子为例，Y方向的振型对损伤位置的敏感程度比X方向要大的多，但y方向的振型数量级又很小，在实际中很难测到这个方向的位移模态，不知道有什么办法可以对振型的方向进行取舍。好像有人用MAC法做过灵敏度方面的研究，有涉及到这方面知识的同志，欢迎一起探讨。

dhj_dhj · 发表于 2006-5-21 17:02

本帖最后由 wdhd 于 2016-4-14 14:40 编辑

　　我有个问题，就是你在用模态应变能的时候，振型有没有用转角振型

挥戈北指 · 发表于 2006-5-21 19:52

本帖最后由 wdhd 于 2016-4-14 14:40 编辑

　　只算平动振型，理论上说转角振型对于损伤更敏感，但实际上很难测到，所以用它算的话也没就没什么意义了。

dhj_dhj · 发表于 2006-5-21 21:30

赞同挥戈兄的观点，用转动振型计算确实对实际没有什么意义，我还是有疑问，假设不用转角振型的话你的刚度阵K怎么处理，它与rotz方向有关的刚度是不是处理为0，等于三个自由度变两个，如果这样的话，识别出来的结果会和实际情况吻合吗？以一个简单的悬臂梁为列，rotz不考虑，x方向通常小的可以忽略，也就是剩下的只有y，那刚度K应该是什么样的呢？是不是只考虑y向刚度，那样好像计算结果不太对哦。期待挥戈兄回复

挥戈北指 · 发表于 2006-5-21 21:58

本帖最后由 wdhd 于 2016-4-14 14:40 编辑

　　在算框架的时候，我只用到了单元刚度矩阵。一个单刚还是6×6阶的矩阵，也就是每个节点仍然取三个位移分量，只是在算的时候把相应的转动振型取为零就是了。

xybo03 · 发表于 2006-8-18 15:28

我最近也在用模态应变能的方法做损伤位置的诊断.不过我做的输电铁塔.应该算是大型复杂结构.
      从实际应用角度来看,所测的振型数据有两个问题(1) 测点数相对于有限元建模的节点来说,非常非常的有限.(2)转角自由度基本上目前还没有方法能够测得.
      对大型复杂结构,结构的刚度矩阵阶数很大,如果直接用结构的刚度矩阵基本上是很不现实的.那么在用应变能的过程中,只能选择部分的单元.
      我在用这种方法的时候,是先计算单个单元的应变能.公式是       单元节点振型的转置*单元刚度矩阵*单元节点振型,都是在整体坐标系下. 根据公式的推导,是这样的.
      但是效果似乎并不明显,请各位指教!

dhj_dhj · 发表于 2006-8-28 18:56

应用模态应变能的方法，在振型完整的情况下还是可以较好的识别的，但是仅仅是做过简单的小算例，对于xybo03兄所说的大型复杂结构，还没有做过，不过钢结构论坛上好像有这个问题的讨论，可以去看看，大概就是说选一个子结构当作总刚，然后在计算吧。

欧阳中华 · 发表于 2006-8-31 08:04

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关于利用单元模态应变能指标进行损伤识别的分析过程中，对于结构健康部分和损伤部分有限元描述有什么差异？如何确定这种差异？

挥戈北指 · 发表于 2006-9-19 12:50

在数值模拟的时候，因为假定单元的损伤表现为刚度的降低，所以在有限元模型中，只需修改单元的弹性模量E就可以了。分别算完好状态和损伤状态每个单元的模态应变能，两者对比，就可以判断损伤单元的位置了。
对于大型结构而言，由于测点的数目远小于实际结构的自由度数目，所以正如dhj_dhj兄所言，可以将结构分为若干个子结构同时再利用模态扩展技术将振型扩展到其它未测的自由度上，然后再进行分析。另外对于转角自由度而言，我采用的方法是振型只取平动方向的，但在算单刚的时候要静力凝聚，即将与转动相关的刚度系数凝聚到平动方向，这样做的效果比较显著，但仅仅是能识别损伤单元的位置。
另外有哪些同志根据史治宇那篇文章算过损伤的程度？我按他的理论算了一下，但总不太对，问题关键是在迭代的时候怎么修正。我的修正方法是用算出的刚度折减系数反复修正算MSEC时的单刚（因为他在第一步的时候用的都是损伤前的单刚），但我看史在一篇文章上说是要不断修正有限元模型，再反复进行模态分析。而我的模态分析是在ansys中进行的，提取振型后导到matlab中进行计算，要到ansys中反复修正模型的话就太麻烦了。由于我的结构形式比较简单（都是线单元，并且单元数目不太多），所以我想用matlab编一个提取模态的程序（其实就是特征值分析），总刚矩阵和质量矩阵都很容易形成了，但尝试了几种算法都不太理想，我也不知道问题出在哪里，有这方面经验的同志还请多多帮助。

dhj_dhj · 发表于 2006-9-20 10:35

挥戈兄回答得很好啊！
   不知道你得模态扩展技术是用什么方法扩展啊，我以前也做过一些相关的工作，但是扩后的振型看起来不错，但是要用他进行损伤识别的话误差就比较大了，我用过样条函数来扩阶，效果不理想，用特征方程来扩阶，在损伤程度较小的情况下还是可以，当时大损伤就不行了，不知道你是用什么方法来扩阶。
   至于损伤程度的判断方面，我看过一篇：刘晖的基于模态应变能耗散率理论的结构损伤识别方法。
   那个上面对损伤程度的判断是通过损伤因子来实现的，不知道你看过没有，如果没有可以去看看，好像不要用到模型修正。

挥戈北指 · 发表于 2006-9-20 12:37

好久不见了dhj。关于模态扩展，我做的不多，只试过Kidder的动力扩阶方法，效果也还行。另外你说的那篇文章是在哪里查到的？从万方可以下吗？

dhj_dhj · 发表于 2006-9-20 13:20

上维普上能找到。
其他的期刊数据库应该也没有问题

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