目前,工程界和科研界采用的钢结构损伤检测方法有超声波、射线照片、磁场、涡流、热量领域等多种方法,而基于监测钢结构振动参数变化,判别结构损伤的理论和试验方法也取得了较快发展。在过去20年中,许多学者专注基于结构动力响应变化的无损健康监测技术(NDDE)研究。到目前为止,这种技术的研究目标大概有4类:
1)只能监测损伤是否发生;
2)监测损伤的发生并指出损伤发生的位置;
3)检测损伤的发生,确定损伤发生位置,并进一步确定损伤的严重程度;4)检测损伤的发生,确定其位置,判断
损伤的严重程度,并评价损伤对结构的危害性。
本文研究的目标是第二类,即判断损伤是否发生,并确定损伤发生位置。笔者采用一螺栓连接的T形组合截面钢梁作为试件,以旋松和取下T形梁翼缘与腹板连接螺栓两种情况模拟损伤结构,利用损伤发生前后加速度功率谱密度总变化值,成功监测损伤的发生并确定了损伤发生的位置。
1 基本原理
模型振动参数如结构自振频率、模态振型等能够表现结构的特征,结构发生损伤会导致结构某些物理属性的改变,如刚度、质量、边界条件等。这些物理属性的改变必然会使该结构的振动参数发生改变,如固有频率、振型、减衰系数等。于是,便可以通过监测这些振动参数是否发生变化并根据变化值的大小来判断结构是否发生损伤并确定损伤发生位置。近年来,通过监测结构振动参数的变化来探测结构损伤的技术吸引了很多研究者的目光,并取得了许多成果。