基于非线性响应的结构损伤识别响应面方法研究-论文.pdf

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1、振动与冲击第33卷第12期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK基于非线性响应的结构损伤识别响应面方法研究徐亚兰，薛敏(西安电子科技大学机电工程学院，西安710071)摘要：基于结构非线性响应信号，提出以结构响应信号的功率谱特征值为损伤动力指标，利用多项式响应面方法建立结构损伤与损伤动力指标之间的近似解析表达式，实现利用响应面方法对结构非线性损伤进行识别。结果表明，所提出的损伤动力指标及损伤识别的响应面方法可以对结构的线性损伤与非线性损伤进行区分，对结构的非线性损伤有很好的定位和定量精度，而且其所需试验样本点少，计算效率高，显示响应面方法在结构实时非线性损伤识别中的应用潜力。关

2、键词：响应面方法；非线性损伤识别；功率谱特征值；损伤动力指标中图分类号：TU311．3文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．jVS．2014．12．020ResponsesurfacemethodfordamageidentificationofstructuresbasedonnonlinearresponseXUYa—lan，XUEMin(SchoolofElectronic&MechanicalEngineering，XidianUniversity，Xi’all710071，China)Abstract：Anewstructuralnonlineardamageide

3、ntificationtechniquebasedonresponsesurfacemethodwaspresented．Usingthestructuralnonlinearresponseanditscharacteristicsofpowerspectrumasdamagedynamicindicators，theapproximateanalyticrelationshipsamongnonlineardamageanddamagedynamicindicatorsforstructureswereobtainedwiththepolynomialresponsesurfacemet

4、hod．Thesimulationresultsshowedthattheproposedmethodcanbeusedtodistinguishnonlineardamagefromlineardamage，andtolocateandquantifyanonlineardamageofastructurewithacertainaccuracy．Itsrequirementoffewertestsamplesandhi【ghereficiencyofcomputationdemonstratedthepotentialoftheproposedmethodfornonlinearonli

5、nedamageidentificationofstructures．Keywords：responsesurfacemethod；nonlineardamageidentification；powerspectralcharacteristics；damagedynamicindicators结构损伤识别作为结构健康监测技术的重要组成现有的损伤识别方法由于存在计算效率低、测量数据部分，一直是国内外学者研究的热点问题。结构损伤多等局限而不易于工程实际应用。识别研究具有很强的工程背景，在土木工程、航空航Box等提出的实验设计与数理统计相结合的响天、机械工程等领域都有广泛的应用。结构损伤识别应面

6、方法，由于有高效、实用的特点，近年来在多个领的方法很多，如振动诊断法、声发射法、超声波诊断法、域受到越来越多的重视。响应面方法在结构工程领域光学诊断法、红外诊断法等。近年来，由于计算机技的应用主要集中在可靠性分析及模型修正-lo]等方术、信号检测与处理技术的快速发展，基于振动信息的面，而在结构损伤识别方面，特别是非线性损伤识别的结构损伤识别方法的研究与应用最为广泛¨J。不过，应用研究鲜有报道。由于响应面模型有着较低的试验虽然经过国内外学者的长期研究，基于振动信息的结数据训练要求、计算量小、操作性强及非线性建模的优构损伤识别已经形成很多方法J，如：动力指纹类方势，符合结构在线损伤识别的要求，显

7、示了其在结构损法、信号处理类方法，但是作为结构健康监测的一部伤识别领域的应用潜力。文献[11—12]尝试着将响应分，结构损伤识别往往存在在线实时的要求J，而目前面方法应用于结构损伤识别中，建立了结构损伤与模态频率之间的近似解析表达式。基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金项目(JY10000904012)；本文主要利用响应面方法在非线性建模问题上的国防预研基金项目(5142106O5O5DZol55)优势，