《泄流結構流激振動機理及損傷診斷方法研究》是依託天津大學，由劉昉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：泄流結構流激振動機理及損傷診斷方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉昉
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
泄流結構是水利樞紐宣洩洪水的安全通道，如何有效地檢測出泄流結構的損傷程度、正確評估其安全性並及時進行預警，對確保樞紐整體安全是至關重要的。針對當前泄流結構安全監測和損傷預警研究中出現的問題，本項目擬進行泄流結構流激振動機理及損傷診斷技術的研究，結合模型試驗、原型觀測和有限元計算，研究水流荷載激勵下泄流結構的動力回響特性，分析水流荷載-泄流結構自身動力特性-流激振動回響三者之間的關係，解釋實際工程中泄流激勵引起的振動現象；建立基於時-頻分析的泄流結構濾波降噪和模態識別新方法；同時通過建立損傷模型試驗，分析泄流結構的損傷機理，研究水動力和結構動力耦合條件下不同結構、不同破壞形式和不同破壞階段的損傷敏感特徵量以及損傷敏感特徵量和損傷之間的關係，探求大體積泄流結構損傷診斷的合理方法，進而判別損傷的位置和程度，以及結構目前的狀況、使用功能和損傷的變化趨勢等，為泄流結構安全預警和健康診斷提供依據。
結題摘要
泄流結構是水利樞紐宣洩洪水的安全通道，如何有效地檢測出泄流結構的損傷程度、正確評估其安全性並及時進行預警，對確保樞紐整體安全是至關重要的。針對當前泄流結構安全監測和損傷預警研究中出現的問題，本項目進行了泄流結構流激振動機理及損傷診斷技術的研究，結合模型試驗、原型觀測和有限元計算，研究水流荷載激勵下泄流結構的動力回響特性，分析水流荷載-泄流結構自身動力特性-流激振動回響三者之間的關係，解釋實際工程中泄流激勵引起的振動現象；建立基於時-頻分析的泄流結構濾波降噪和模態識別新方法；同時通過建立損傷模型試驗，分析泄流結構的損傷機理，研究水動力和結構動力耦合條件下不同結構、不同破壞形式和不同破壞階段的損傷敏感特徵量以及損傷敏感特徵量和損傷之間的關係，探求大體積泄流結構損傷診斷的合理方法，進而判別損傷的位置和程度，以及結構目前的狀況、使用功能和損傷的變化趨勢等，為泄流結構安全預警和健康診斷提供依據。項目研究內容主要包括4個方面，分別為：1、泄流結構流激振動回響機理研究；2、環境激勵下泄流結構模態參數識別方法研究；3、泄流結構水動力學和結構動力耦合損傷識別方法研究；4、感測器最佳化布置的研究。通過系統的研究，得到了以下研究成果：1、水流荷載的能量分布在一定頻率範圍內隨時間不斷發生變化，當結構的低階固有頻率位於水流隨機荷載的主頻帶範圍時，結構的回響中會發生隨機共振，形成水力拍振現象。2、通過HHT時頻分析，從實測振動信號中提取出能夠反映泄流結構模態信息的共振回響；而後結合水流激勵荷載的特點，研究了NExT+HHT的泄流結構工作性態識別方法；針對密頻結構時頻分析中容易出現的模態混疊現象，提出了基於偽信號處理技術和HHT相結合的工作性態識別方法。3、研究了基於Jousselme距離和證據可信度的改進方法，改進了D-S證據理論的組合規則。在充分考慮了各證據之間相互關聯性的基礎上，將各損傷指標的識別結果進行融合決策。4、從水工結構的整體動力特性出發，利用環境激勵下水工結構產生的振動回響，研究了新型感測器最佳化布置技術。研究成果中有3篇SCI檢索論文，5篇EI檢索論文，1項授權發明專利，達到了當初預期的研究成果。
