基于振动的结构损伤识别研究综述*

李慧民， 董美美， 熊 雄， 熊 登

(西安建筑科技大学土木工程学院， 西安 710055)

0 引言

基于振动的损伤识别技术由于振动信号易于测量和采集，而且检测过程无需中断结构的正常运行或需要特定的激励设备，因此存在很高的应用价值。我国基于振动的损伤识别的研究始于20世纪90年代后期，特别是在航空航天和海上石油工业中，并且近几十年来迅速扩展到土木工程行业[1]。该技术背后的基本思想是模态参数(如模态频率、模态阻尼比、模态形状)为结构的物理性质函数(如质量、阻尼和刚度)[2]，即通过分析动态响应的变化来检测结构的物理特性。

Ubertini等[3]验证了使用低成本的基于振动的监测系统来有效保护文化遗产的可行性。Ni等[4]表明基于环境振动数据的模态识别是结构使用寿命期间模型更新和损伤检测的重要先前研究，并将其应用于高层多功能建筑。Sarrafi等[5]研究了风力发电机叶片基于振动及相位运动估计的结构损伤检测的可行性，从中提取的共振频率和操作反射形状可用于检测损坏的发生，从而证明了实施非接触式视频测量以执行真实的结构损伤检测的可行性。卢俊龙等[6]采用动态测试系统采集了地面随机激励下结构振动信号，通过时域及频域分析对小雁塔进行了损伤定位识别。综上所述，近些年国内外对于基于振动的损伤识别的最新成果鲜有总结，而且大多数研究主要集中在验证损伤是否发生、发生位置以及严重性上，没有涉及统计模型的开发以及剩余使用寿命预测。……