利用振动响应的多种结构损伤识别方法比较

缪炳荣 杨树旺 王名月

摘要： 利用梁结构的不同模态参数（位移模态、转角模态、曲率模态）开展了梁结构裂纹萌生阶段的小尺度损伤识别方法的研究。首先，通过振动响应计算两跨简支梁的位移模态、转角模态以及曲率模态。其次，结合连续小波变换多分辨率和奇异性分析特性，计算3种模态参数变换后的小波系数，以辨识结构模态参数的奇异性。再次，通过对数值仿真数据加入不同程度随机噪声的方法来对比分析各方法对于结构损伤的识别效果。最后，通过实验测试数据分析各模态参数的损伤识别方法对于实际结构损伤识别的效果。结果表明，基于3种不同模态参数的损伤识别方法均能对小尺度的结构损伤进行定位，但各方法的抗噪性能不同，转角模态的抗噪性能最好，而位移模态次之，曲率模态较差。实验结果显示利用转角模态参数的损伤识别效果较好，而根据位移模态与曲率模态参数的识别效果相近，但曲率模态参数方法在较小损伤处的识别结果更容易被干扰。这为在工程实际中根据环境及振动响应特点进行损伤识别参数的选取提供了一定参考。

关键词： 损伤识别; 小波方法; 位移模态; 转角模态; 曲率模态

中图分类号： U441+.4; U448.21+7  文献标志码： A  文章编号： 1004-4523（2020）04-0724-10

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2020.04.010

引 言

近10余年来，由于模态振型可以有效识别工程结构的损伤状态，利用不同模态进行工程结构损伤识别的技术已经逐渐发展成为损伤识别领域研究的热点问题，且在其数值仿真和实验验证方面也取得了不少研究成果[1-2]。……