结构动力特性测试课件.ppt

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1、同济大学建筑工程系建筑工程系马来飞结构动力特性测试及其损伤识别提纲工程实例3.对结构进行损伤识别2.结构动力特性测试1.同济大学建筑工程系结构动力特性测试1自由振动法2共振法3脉冲法同济大学建筑工程系突加荷载法自由振动法突卸荷载法同济大学建筑工程系结构动力特性测试同济大学建筑工程系结构动力特性测试原理当干扰力的频率与结构本身的固有频率相等时，结构就出现共振。操作连续改变激振器的频率，使结构产生共振，记录此时的频率即为结构固有频率优点可以得到多阶频率和振型共振法同济大学建筑工程系结构动力特性测试同

2、济大学建筑工程系结构动力特性测试用共振法测量振型时，要将若干个拾振器布置在结构的各部位。当激振器使结构发生共振时，同时记录下结构各部位的振动图,通过比较各点的振幅和相位，即可得出该频率的振型图。同济大学建筑工程系结构动力特性测试同济大学建筑工程系结构动力特性测试脉动法是通过量测由环境随机激振而产生的建筑物微小振动，即“脉动”来分析建筑物动力特性的方法。主谐量法协量分析法相关或功率谱分析法脉冲法同济大学建筑工程系结构动力特性测试基于振型变化基于固有频率变化损伤使局部的结构特性(如刚度、阻尼、质量分

3、布等)发生变化，进而影响结构的力学特性(如模态、静力响应等)。由力学特性参数的变化反演得到结构特性的变化，即损伤的情况。同济大学建筑工程系结构损伤识别基于柔度变化第一步第二步第三步根据理论模型，先假设结构可能有一组损伤位置的方案，并计算每个理论方案所对应的任意二个频率改变量之比计算实验测量的任意二个频率改变量之比将上述理论比值与实验比值进行比较，找出与实测最为接近的理论值，则该值对应的损伤方案即为实际结构的损伤状态，于是获得了结构的损伤位置基于固有频率变化的损伤识别方法同济大学建筑工程系结构损伤

4、识别固有频率对结构早期损伤有时并不十分敏感，往往只能发现破损，而无法确定破损的位置。其一测试时，固有频率容易获得且测试的精度比较高。当损伤位置在结构的低应力区域时，利用固有频率的变化将无法进行损伤识别其二缺点优点基于固有频率变化的损伤识别方法同济大学建筑工程系结构损伤识别模态置信度判据法模态正交法振型曲率法振型变化图形法基于振型变化的损伤识别方法当损伤未发生时，模态置信度判据等于一。可一旦破坏发生，由于振型的变化，模态置信度判据不等于一。当结构无损伤时，模态满足正交条件。当结构发生损伤时，则模态

5、不满足正交条件。如果结构出现破损，则破损处的刚度会降低，而曲率便会增大。当发生破损时，受到影响的自由度上的振型相对变化量在损伤区域内就会出现比较大的值。同济大学建筑工程系结构损伤识别基于柔度变化的损伤识别方法在模态满足归一化的条件下，柔度矩阵是频率的倒数和振型的函数。随着频率的增大，柔度矩阵中高频率的倒数影响可以忽略不计。这样只要测量前几个低阶模态参数和频率就可获得精度较好的矩阵。根据获得损伤前后的二个柔度矩阵的差值矩阵，求出差值矩阵中各列中的最大元素，通过检查每列中的最大元素就可找出损伤的位置

6、。基本原理同济大学建筑工程系结构损伤识别工程概况某办公楼建于1997年，建筑面积10700m2，结构形式为地下2层和地上13层的钢筋混凝土框架一剪力墙结构，采用钢筋混凝土桩基础。同济大学建筑工程系工程实例测试手段测试采用INV306动态信号采集仪和941b型加速度传感器，利用自然环境随机激励，测试结构的响应。测试时，每一测点同时放置一对传感器，分别测X方向和Y方向水平振动。同济大学建筑工程系工程实例测试结果同济大学建筑工程系工程实例测试结果同济大学建筑工程系工程实例频率实测值与理论值的比较同济大

7、学建筑工程系工程实例结论：理论计算频率基本小于实测频率，即说明现在结构的实际刚度满足设计要求，刚度退化效应比较微弱。振型实测值与理论值的比较同济大学建筑工程系工程实例结论：相对固有频率而言，结构实测振型与计算结果的差别比较大，且高阶振型大于低阶振型，这也是由于结构振型识别误差及测试过程中一些不可避免的因素所引起的。同济大学建筑工程系THANKYOU!