目前,工程界和科研界采用的鋼結構損傷檢測方法有超聲波、射線照片、磁場、渦流、熱量領域等多種方法,而基于監測鋼結構振動參數變化,判別結構損傷的理論和試驗方法也取得了較快發展。在過去20年中,許多學者專注基于結構動力響應變化的無損健康監測技術(NDDE)研究。到目前為止,這種技術的研究目標大概有4類:
1)只能監測損傷是否發生;
2)監測損傷的發生并指出損傷發生的位置;
3)檢測損傷的發生,確定損傷發生位置,并進一步確定損傷的嚴重程度;4)檢測損傷的發生,確定其位置,判斷
損傷的嚴重程度,并評價損傷對結構的危害性。
本文研究的目標是第二類,即判斷損傷是否發生,并確定損傷發生位置。筆者采用一螺栓連接的T形組合截面鋼梁作為試件,以旋松和取下T形梁翼緣與腹板連接螺栓兩種情況模擬損傷結構,利用損傷發生前后加速度功率譜密度總變化值,成功監測損傷的發生并確定了損傷發生的位置。
1 基本原理
模型振動參數如結構自振頻率、模態振型等能夠表現結構的特征,結構發生損傷會導致結構某些物理屬性的改變,如剛度、質量、邊界條件等。這些物理屬性的改變必然會使該結構的振動參數發生改變,如固有頻率、振型、減衰系數等。于是,便可以通過監測這些振動參數是否發生變化并根據變化值的大小來判斷結構是否發生損傷并確定損傷發生位置。近年來,通過監測結構振動參數的變化來探測結構損傷的技術吸引了很多研究者的目光,并取得了許多成果。