利用非线性振动特性识别钢结构半刚性连接的损伤
  • 【摘要】

    钢结构连接是保证钢结构能够正常有效工作的重要组成部分,现阶段实施的《多高层民用建筑钢结构节点构造详图》[1]主要规定了钢结构中采用三类连接构造形式:刚性连接、半刚性连接和铰接连接.但是由于铰接连接不能够传递弯矩以及承载能力低而没有广泛使用,刚性连接由于变形能力差以及在地震作用下塑形耗能能力不足等缺点正面临着诸多改善,半刚性连接由于其良好的抗震性能和承载能力已经被越来越多的应用在钢结构中,因此,以高... 展开>>钢结构连接是保证钢结构能够正常有效工作的重要组成部分,现阶段实施的《多高层民用建筑钢结构节点构造详图》[1]主要规定了钢结构中采用三类连接构造形式:刚性连接、半刚性连接和铰接连接.但是由于铰接连接不能够传递弯矩以及承载能力低而没有广泛使用,刚性连接由于变形能力差以及在地震作用下塑形耗能能力不足等缺点正面临着诸多改善,半刚性连接由于其良好的抗震性能和承载能力已经被越来越多的应用在钢结构中,因此,以高强螺栓端板连接为代表的半刚性连接已经成为钢结构连接越来越普遍的连接形式.
    随着现代工程中越来越多的钢结构工程被设计和建造,已经有大量的研究针对钢结构连接中高强螺栓的松动等损伤识别问题.对高强螺栓损伤识别的复拧法等还是基于传统方法实现的,由于这些方法施工难度大技术含量低以及操作成本高,因此发展有一定的局限性,本文介绍了以盲源分离和希尔伯特变换为核心技术的利用非线性振动特性识别钢结构连接特别是以高强螺栓连接为代表的端板半刚性连接损伤的方法,采用盲源分离技术对钢结构端板连接在各种损伤状态下的实测振动信号进行分析,得到一阶分离振动信号,再对一阶分离自由振动信号进行希尔伯特变换,得到各损伤状态下的频率-时间曲线和振幅-时间曲线,最后形成频率-振幅曲线簇.根据瞬时频率随着振幅的变化幅度识别出钢结构端板半刚性连接的损伤,并探索将非线性动力特性用于钢结构连接处的的损伤识别之中.本文分析表明利用非线性振动特性识别钢结构半刚性连接的损伤方法是可行的,是合适的.
    本文的主要工作如下:
    (1)介绍了钢结构以端板高强度螺栓连接为代表的半刚性连接损伤识别试验.通过不断改变两端高强螺栓施加的预紧力大小来模拟连接处存在的损伤.
    (2)尝试着利用非线性振动特性来识别以高强度螺栓端板连接为代表的半刚性连接处的损伤.使用多通道信号采集仪配合数据拾振器采集到连接处附近不同损伤程度的自由振动信号,再利用盲源分离技术和希尔伯特变换对信号进行分析得到一阶分离信号并最终得到不同程度损伤状态下的振幅-时间曲线和频率-时间曲线,形成频率-振幅曲线簇.
    (3)对比钢梁端板连接两端频率-振幅曲线簇中的每条曲线,由它们的不同的弯曲程度以及频率随着振幅的变化区间来解释损伤程度的的大小,并最终尝试着用"呼吸"效应解释钢结构连接中的非线性动力特性. 收起<<

  • 【作者】

    张晓冰 

  • 【学科专业】

    结构工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    重庆大学

  • 【导师姓名】

    曹晖

  • 【学位年度】

    2013

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    半刚性连接%损伤识别%非线性振动特性%盲源分离%希尔伯特变换