用二阶灵敏度和灰色系统模型识别损伤的比较

【摘要】：开发结构健康监测系统是结构损伤识别的一个重要课题。由于结构频率容易测试并且有较高的测量精度,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数。本文首先采用基于二阶频率灵敏度的分析通过测量结构损伤前后频率变化来确定结构的损伤位置和损伤程度。对于可以简化为串联质点体系模型的层间剪切多层结构模型,可以测得各阶频率,得到完备模态,所以采用二阶灵敏度的非线性方程是能够求解的。此外,本文还采用灰色系统模型应用于结构损伤识别的方法。建立频率变化率和刚度变化的灰色系统模型,把—阶单变量的灰色模型(M(1,1))作为频率变化率和刚度变化之间的系统,通过一阶单变量的灰色模型(M(1,1))预测来体现结构动力指纹的整体功能,确定频率变化率和刚度变化之间的关系变量。为了比较这两种方法,进行了多层框架结构多种损伤工况的振动试验研究,试验结果表明:对于层间剪切结构,通过测量结构频率变化可以较准确地确定结构的损伤位置和损伤程度;这两种方法都可以有效地提高精度,采用灰色系统模型通过测量结构损伤前后频率变化的损伤识别方法比基于二阶频率灵敏度分析通过测量结构损伤前后频率变化的损伤识别方法更有优越性。