《空間格線結構模態局部化與躍遷理論及損傷監測研究》是依託哈爾濱工業大學，由劉偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：空間格線結構模態局部化與躍遷理論及損傷監測研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉偉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空間格線結構是高密集模態周期性結構，動力特性複雜，長期服役易產生不同形式的內部損傷，對其進行損傷監測研究十分必要。本項目針對其動力學特點，考慮結構損傷導致模態局部化與模態躍遷影響，以理論分析、數值模擬和模型試驗為手段，解決空間格線結構損傷監測過程中的本質科學問題。研究空間格線結構模態局部化現象的機理，提出定量描述模態局部化判據；研究空間格線結構模態躍遷的變化規律，確定模態躍遷前後模態對應關係的判定準則；研究環境激勵下空間格線結構模態參數線上識別方法，建立空間格線結構考慮模態局部化與躍遷的多階段分區域損傷監測理論。本項目首次探討空間格線結構的模態局部化和躍遷現象，更深層次地探討空間格線結構的動力學特性和損傷監測理論。本項目得以完成，將會為進一步研究該結構體系防災減災理論打下基礎，為空間格線結構的抗風抗震設計提供科學依據和理論支持，為提前採取自救措施，避免或減少人民生命財產損失提供有力保障。
結題摘要
空間格線結構具有高密集模態的動力特性，一旦結構存在失諧，即有可能出現模態局部化現象和模態躍遷現象。因此，對空間格線結構進行損傷監測研究，應首先對損傷結構的動力學特性開展研究，然後以此作為依據開展損傷監測方法的研究工作，這將更具有實際意義和套用價值。基於以上考慮，本項目借鑑國內外結構損傷監測領域的新方法和新技術，結合空間格線結構的本質動力特性，開展了如下研究：(1) 採用攝動法對模態局部化和模態躍遷的發生機理進行了理論推導和分析，以球面網殼結構為例，著重分析了不同剛度或質量失諧參數對結構振動局部化和模態躍遷的影響規律；(2) 提出了表征模態局部化現象的模態位移局部化因子和模態應變能局部化因子，提出了確定模態躍遷前後模態對應關係的模態置信準則法，並以球面網殼和拱支網殼為算例進行了參數影響分析；(3) 研究了網殼結構中的頻率曲線轉向現象，提出了簡化模型並進行了理論推導，分析了頻率曲線轉向和模態躍遷之間的關係；(4) 提出了環境激勵下低階時域方法的統一理論和環境激勵下高階頻域方法的統一理論，以平面桁架結構為算例進行了仿真分析；(5) 提出了僅利用損傷結構信息即可進行結構損傷識別曲率模態曲面擬合損傷識別理論，對空腹網架結構進行了驗證分析；(6) 設計製作了單層肋環形球面網殼試驗模型，測試了結構模態參數，驗證了上述現象和方法。本項目深層次地探討了空間格線結構損傷前後的動力學特性、參數識別及損傷監測理論，具有很強的科學針對性，研究成果可為空間格線結構及其他土木工程結構的損傷監測研究提供借鑑和參考。
