基于振动分析的机械结构损伤识别方法综述.pdf

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1、第１期（总第２００期）机械工程与自动化No．１２０１７年２月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONFeb．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０１‐０２１６‐０３基于振动分析的机械结构损伤识别方法综述周祥，张袁元（南京工程学院机械工程学院，江苏南京２１１１６７）摘要：机械结构的损伤识别是机械结构健康监测的核心，也是一项具有挑战性的研究课题。基于振动的机械结构损伤识别方法在国内外已经受到广泛的关注和重视，成为世界范围的热点问题。首先叙述了机械结构损伤识别的涵义与一般识别步骤，然后综述了目前较为主流的

2、机械结构损伤识别方法的基本理论、各自的识别优势以及尚待解决的不足之处，最后，简述了目前基于振动分析的机械结构损伤识别方法中尚待解决的一些关键问题。关键词：损伤识别；机械结构损伤；振动分析＋中图分类号：TH１６１畅６文献标识码：A0引言否存在（Detection），所以该指标必须是表征机械结构机械结构健康监测的目的是尽可能早地识别机械整体特性的敏感性参数指标；然后对机械结构损伤进结构潜在的损伤，所以，提出一个有效的方式来监测和行其存在位置的定性判定（Localization）和损伤程度评估机械结构的损伤状况是非常必要的。基于机械

3、结的定量估计（Assessment）。通常，在基于振动分析的构振动分析的损伤识别是一种方便的无损检测技术，机械结构损伤识别过程中，损伤定位本质是在机械结机械结构的振动数据可基于提前优化布置的振动传感构的振动响应中，通过一个或者多个可测量的量建立器测试而得到。同时，在实际工程应用中，难免会有一损伤识别指标来确定结构的相关物理或模态参数发生些人难以或不易接近的测量位置，传感器可以获取这异变的区域。因此，在进行机械结构的损伤识别研究些结构位置处的振动信息，因此，基于结构振动分析的工作中，选择合理的对结构敏感的参数指标是损伤识机械结构

4、损伤识别方法受到了国内外科学界和工程界别的关键，也是研究工作开展的前提。机械结构的损的广泛关注。伤一般情况下是局部现象，即所选择的损伤指标应当1机械结构损伤识别的一般步骤符合以下３个条件：①必须是对机械结构的局部损伤由相关理论可知，用结构的刚度、质量以及阻尼等变化较为敏感的局域量；②是关于机械结构位置坐标物理参数可以直观地评价机械结构的系统特性。除此的单调函数；③相较于正常状态，损伤识别的敏感性参之外，如模态频率、位移模态、应变模态等模态参数能数指标在机械结构损伤位置处应出现明显的变化，而够反映机械结构的质量和刚度的分布状态，

5、因此也可在非损伤位置处，损伤识别的敏感性参数指标应没有以用来评价机械结构的系统特性。当机械结构发生损明显的变化。伤时，与其正常状态相比，表征结构系统特性的各种特2几种损伤识别方法的研究进展情况征参数即振动模态参数和物理参数就会发生变化。目２．１基于结构模态频率变化的损伤识别方法前关于机械结构损伤识别的实际工程应用可以通过传结构的模态频率是结构本身的固有特性，当机械感技术实时监测结构的振动数据，以获得结构不同阶结构出现人眼不易察觉的损伤时，其结构的局部刚度段的振动特性，从而达到损伤检测的目的。必然会有所降低，从而导致其模态频率降

6、低，故可以通基于振动分析的机械结构损伤识别方法的研究，过测试分析其模态频率的变化来对机械结构的损伤进关键问题是如何从所监测到的机械结构振动数据中提行识别。同时，结构模态频率易于测量，且能够对其进取损伤信息，反演结构的健康状况。关于机械结构损行准确的测量获取，所以结构的模态频率可以用来构伤识别的一般步骤如下：首先是判断机械结构损伤是造结构损伤的敏感性指标进行结构的损伤识别。国内国家自然科学基金资助项目（５１４０５２２１）；南京工程学院大学生科技创新基金项目（N２０１５１７０７）；南京工程学院校级科研基金项目（YKJ２０１３３４）

7、收稿日期：２０１６‐０４‐１９；修订日期：２０１６‐１０‐０１作者简介：周祥（１９８９‐），男，江苏泰州人，在读硕士研究生，主要研究方向：车辆机械技术状况智能检测。２０１７年第１期周祥，等：基于振动分析的机械结构损伤识别方法综述·２１７·的周奎针对一工字梁，经数学推导发现不同位置单元振动学知识可知，柔度矩阵是刚度矩阵的逆矩阵，与刚的损伤对应着不同的特定的频率变化比，通过数值模度矩阵相反，低阶模态参数对柔度矩阵的贡献量相对拟和实物试验，利用其损伤前、后模态频率平方的变化高阶模态参数而言更大，因此只需获得结构低阶模态量之比成功地进

8、行了工字梁损伤位置和损伤程度的识参数便能获得较准确的柔度矩阵。此外，在实际测量［１］别。过程中，结构低阶模态参数的测量精度可以控制，因大多数国内外学者的研究表明，虽然结构的模态此，相比需要结构高阶模态参数计算的刚度矩阵而言，频率较易于测得且测量精度较高，但结构的模态频率计算柔