張妍 魯俊江 王玉晴 袁野 郎冠宇

摘要：本文圍繞混凝土板的損傷識(shí)別進(jìn)行闡述。采用ABAQUS有限元軟件建立混凝土板有限元模型。經(jīng)過(guò)后處理得到各工況下的固有頻率及模態(tài)振型，再對(duì)這些得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土板損傷的識(shí)別的目的。

關(guān)鍵詞：混凝土板;曲率模態(tài)差;有限元;損傷識(shí)別

引言

Pandey 等首先提出用損傷前后振型曲率變化的絕對(duì)值來(lái)判斷損傷位置，即曲率變化最大處為損傷位置[1]。之后有學(xué)者進(jìn)一步證明了曲率模態(tài)對(duì)板式結(jié)構(gòu)的損傷定位有一定的效果。

1 混凝土板的數(shù)值算例

1.1 健康混凝土板模型建立

本章采用ABAQUS有限元軟件的shell單元建立了尺寸為6m*3m*0.1m的混凝土板模型，并將混凝土板以0.05m的間距進(jìn)行劃分進(jìn)行了數(shù)值仿真驗(yàn)算。其中混凝土板的彈性模量為30GPa，密度為2400Kg/m3，泊松比為0.2。

1.2 損傷工況設(shè)置

基于健康的混凝土板，本節(jié)將設(shè)置如下?lián)p傷工況，見(jiàn)表1.1及圖1.1所示（圖中黑色區(qū)域表示損傷），因?yàn)閾p傷不會(huì)改變混凝土板的質(zhì)量分布，所以建模過(guò)程中的損傷以彈性模量E的降低來(lái)模擬。所以將損傷因子a定義為

2 基于曲率模態(tài)差的損傷識(shí)別

以下將以有限元模擬所獲得的損傷工況對(duì)應(yīng)的位移數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，通過(guò)Matlab軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取相應(yīng)的曲率模態(tài)值和曲率模態(tài)差值并繪制相應(yīng)的圖像，以此來(lái)驗(yàn)證曲率模態(tài)差能否對(duì)混凝土板進(jìn)行損傷識(shí)別，以下為損傷工況下的第一階曲率模態(tài)圖以及相對(duì)應(yīng)的曲率模態(tài)差圖。

3 結(jié)論

從模擬的結(jié)果分析來(lái)看，對(duì)于不同損傷程度的混凝土板，結(jié)構(gòu)的曲率差峰值明顯，隨著損傷程度的增加，曲率模態(tài)差的值也大大增加。這表明通過(guò)結(jié)構(gòu)的曲率模態(tài)差能夠在一定程度上確定損傷的位置。

參考文獻(xiàn)：

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