鋼結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理及檢測(cè)方法

鋼結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理理理及檢測(cè)測(cè)方法法姓名：***班級(jí)：土木木*****班學(xué)號(hào)：***********摘要：本文從鋼鋼鋼結(jié)構(gòu)損損傷機(jī)機(jī)理與損損傷檢檢測(cè)方法法入手手，介紹紹了國(guó)國(guó)內(nèi)外結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷檢測(cè)測(cè)方法法的現(xiàn)狀狀，并并詳細(xì)闡闡述了了基于小波波變變換的結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷檢測(cè)方法、基基于柔度度的結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷檢測(cè)測(cè)方法、基基于于神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的的結(jié)構(gòu)損損傷檢檢測(cè)方法等等幾種結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷檢測(cè)測(cè)方法。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)損傷檢測(cè)測(cè)方法小波變換換柔柔度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)1引言重大工程諸如跨跨跨江跨海海的大大跨度橋橋梁、用用于大型型體育育賽事的的大跨跨度空間間結(jié)構(gòu)構(gòu)、代表表城市市象征的的超高高層建筑筑、開(kāi)開(kāi)發(fā)江河河能源源的大型型水利利工程以以及核核電站工工程等等，它們們的使使用期長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)幾幾十年甚甚至上上百年，在在環(huán)環(huán)境侵蝕蝕、材材料老化化和荷荷載的長(zhǎng)長(zhǎng)期效效應(yīng)、疲疲勞效效應(yīng)和突突變效效應(yīng)等災(zāi)災(zāi)害因因素的共共同作作用下，將將必必可避免免地出出現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)統(tǒng)的損傷傷累積積和抗力力衰減減，從而而導(dǎo)致致抵抗自自然災(zāi)災(zāi)害甚至至正常常環(huán)境作作用的的能力下下降。盡盡管這些些都是是設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)能夠夠預(yù)料到到的結(jié)結(jié)果，但但是卻卻無(wú)法完完全考考慮所有有因素素的影響響，從從而無(wú)法法推斷斷結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)部應(yīng)應(yīng)力的實(shí)實(shí)時(shí)狀狀況，也也無(wú)法法預(yù)知結(jié)結(jié)構(gòu)隨隨著時(shí)間間的推推移，在在一定定荷載作作用下下的反應(yīng)應(yīng)。因此，為了保障障障結(jié)構(gòu)的的安全全性、完完整性性、適用用性與與耐久性性，已已建成的的重大大工程結(jié)結(jié)構(gòu)和和基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施需需采用有有效地地技術(shù)手手段監(jiān)監(jiān)測(cè)和評(píng)評(píng)定其其安全狀狀況，并并及時(shí)修修復(fù)和和控制結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷；而而對(duì)于于新建的的大型型結(jié)構(gòu)和和基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)應(yīng)總結(jié)結(jié)以往的的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)和教訓(xùn)訓(xùn)，在在工程建建設(shè)的的同時(shí)安安裝長(zhǎng)長(zhǎng)期的結(jié)結(jié)構(gòu)健健康監(jiān)測(cè)測(cè)體系系，以監(jiān)監(jiān)測(cè)結(jié)結(jié)構(gòu)的服服役安安全情況況，同同時(shí)為研研究結(jié)結(jié)構(gòu)服役役期間間的損傷傷演化化提供有有效和和直接的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)平臺(tái)。2鋼結(jié)構(gòu)損傷傷機(jī)機(jī)理及危害害害2.1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)的穩(wěn)定定問(wèn)題題鋼材的強(qiáng)度遠(yuǎn)較較較混凝土土、砌砌體及其其他常常見(jiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)材料料的強(qiáng)度度高，在在通常的的建筑筑結(jié)構(gòu)中中按允允許應(yīng)力力求得得的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件所需需的斷斷面較小小，因因此，在在多數(shù)數(shù)情況下下，鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的截面尺尺寸是是由穩(wěn)定定控制制的。鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的失穩(wěn)穩(wěn)分兩類(lèi)類(lèi)：?jiǎn)蕟适дw體穩(wěn)定定性和喪喪失局局部穩(wěn)定定性。兩兩類(lèi)失穩(wěn)穩(wěn)形式式都將影影響結(jié)結(jié)構(gòu)或構(gòu)構(gòu)造的的正常承承載和和使用或或引發(fā)發(fā)結(jié)構(gòu)的的其他他形式破破壞。影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件整整整體穩(wěn)定定性的的主要原原因有有：（1）構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)的的整體穩(wěn)定定定不滿足足，即即長(zhǎng)細(xì)比比不滿滿足要求求。（2）構(gòu)件的各各類(lèi)類(lèi)初始缺陷陷陷，包括括初彎彎矩、初初偏心心、熱軋軋和冷冷加工產(chǎn)產(chǎn)生的的殘余應(yīng)應(yīng)力和和殘余變變形及及其分布布、焊焊接殘余余應(yīng)力力和殘余余變形形等。（3）構(gòu)件受力力條條件的改變變變，如超超載、節(jié)節(jié)點(diǎn)的破破壞、溫溫度的變變化、基基礎(chǔ)的不不均勻勻沉降、意意外外的沖擊擊荷載載、結(jié)構(gòu)構(gòu)加固固過(guò)程中中計(jì)算算簡(jiǎn)圖的的改變變等。（4）施工臨時(shí)時(shí)支支撐體系不不不夠。影響鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件件件局部失失穩(wěn)的的主要原原因有有：（1）構(gòu)件局部部穩(wěn)穩(wěn)定的不滿滿滿足。（2）局部受力力不不穩(wěn)加勁構(gòu)構(gòu)構(gòu)造措施施不合合理。（3）吊裝時(shí)吊吊點(diǎn)點(diǎn)位置選擇擇擇不當(dāng)。2.2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)的疲勞勞破壞壞鋼結(jié)構(gòu)在持續(xù)反反反復(fù)荷載載下會(huì)會(huì)發(fā)生疲疲勞破破壞。在在疲勞勞破壞之之前，鋼鋼構(gòu)件并并不出出現(xiàn)明顯顯的變變形或局局部的的頸縮，鋼鋼材材的疲勞勞破壞壞是脆性性破壞壞。疲勞勞破壞壞的機(jī)理理是：：鋼材內(nèi)內(nèi)部及及其外表表有雜雜質(zhì)和損損傷存存在，在在反復(fù)復(fù)荷載作作用下下，在這這些薄薄弱點(diǎn)附附近形形成應(yīng)力力集中中，使鋼鋼材在在很小的的區(qū)域域內(nèi)產(chǎn)生生較大大的應(yīng)變變，于于是在該該處首首先發(fā)生生微裂裂，在反反復(fù)荷荷載繼續(xù)續(xù)作用用下，微微裂擴(kuò)擴(kuò)展，前前裂口口發(fā)展到到一定定程度，該該截截面上的的應(yīng)力力超過(guò)鋼鋼材晶晶粒格間間的結(jié)結(jié)合力，于于是是發(fā)生脆脆斷。鋼材斷裂時(shí)，相相相應(yīng)的最最大應(yīng)應(yīng)力σmax稱(chēng)為為鋼鋼材的疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度，疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度與荷荷載循循環(huán)次數(shù)數(shù)等因因素有關(guān)關(guān)，結(jié)結(jié)構(gòu)工程程中是是以二百百萬(wàn)次次循環(huán)時(shí)時(shí)產(chǎn)生生疲勞斷斷裂的的最大應(yīng)應(yīng)力作作為疲勞勞極限限。鋼材材的疲疲勞強(qiáng)度度與鋼鋼材本身身的強(qiáng)強(qiáng)度關(guān)系系不大大，而與與構(gòu)件件表面情情況、焊焊縫表面面情況況、應(yīng)力力集中中、殘余余應(yīng)力力、焊縫縫缺陷陷等因素素有關(guān)關(guān)。2.3鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)的脆性性破壞壞鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯顯顯著的特特點(diǎn)是是變形性性能好好，特別別是當(dāng)當(dāng)構(gòu)件使使用低低碳鋼時(shí)時(shí)，由由于低碳碳鋼有有明顯的的屈服服臺(tái)階，因因此此鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的破破壞是有有先兆兆的。但但是在在一定條條件下下，鋼材材會(huì)發(fā)發(fā)生脆性性斷裂裂，構(gòu)成成無(wú)先先兆的突突然破破壞，這這種破破壞是建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)和使使用中所所不允允許的，因因此此應(yīng)特別別予以以注意。鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂裂裂可分成成以下下幾個(gè)類(lèi)類(lèi)別：：低溫脆脆斷、應(yīng)應(yīng)力腐蝕蝕、氫氫脆、疲疲勞破破壞和斷斷裂破破壞等。造造成成脆斷的的原因因除低溫溫、腐腐蝕、反反復(fù)荷荷載等外外部因因素之外外，鋼鋼材本身身的缺缺陷、設(shè)設(shè)計(jì)不不合理及及施工工質(zhì)量等等是構(gòu)構(gòu)成其破破壞的的內(nèi)因。由由于于脆性破破壞是是突發(fā)的的，沒(méi)沒(méi)有明顯顯的預(yù)預(yù)兆，因因此發(fā)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題題加固固處理是是比較較困難的的，主主要是采采取預(yù)預(yù)防措施施，使使其不產(chǎn)產(chǎn)生脆脆性斷裂裂。2.4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)的防火火與防防腐2.4.1鋼鋼鋼結(jié)構(gòu)防防火鋼結(jié)構(gòu)防火性能能能較差。溫溫度度升高鋼鋼材強(qiáng)強(qiáng)度將降降低，當(dāng)當(dāng)溫度達(dá)達(dá)到550℃時(shí)，鋼材材的的屈服強(qiáng)強(qiáng)度大大約降至至正常常溫度時(shí)時(shí)屈服服強(qiáng)度的0.7。就是說(shuō)說(shuō)，結(jié)結(jié)構(gòu)即達(dá)達(dá)到它它的強(qiáng)度度設(shè)計(jì)計(jì)值而可可能發(fā)發(fā)生破壞壞。設(shè)設(shè)計(jì)中應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)有關(guān)防防火規(guī)規(guī)范規(guī)定定的不不同防火火等級(jí)級(jí)及不同同使用用要求，使使建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)能滿滿足相應(yīng)應(yīng)防火火標(biāo)準(zhǔn)的的要求求。2.4.2鋼結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)防腐腐蝕鋼材由于和外界界界介質(zhì)相相互作作用而產(chǎn)產(chǎn)生的的損壞過(guò)過(guò)程稱(chēng)稱(chēng)為腐蝕蝕，又又叫鋼材材銹蝕蝕。鋼材材銹蝕蝕分為化化學(xué)腐腐蝕和電電化學(xué)學(xué)腐蝕兩兩種?；瘜W(xué)腐蝕蝕是大大氣或工工業(yè)廢廢氣中含含的氧氧氣、碳碳酸氣氣、硫酸酸氣或或非電介介質(zhì)液液體與鋼鋼材表表面作用用（氧氧化作用用）產(chǎn)產(chǎn)生氧化化物引引起的銹銹蝕。電電化學(xué)腐腐蝕是是由于鋼鋼材內(nèi)內(nèi)部有其其他金金屬雜質(zhì)質(zhì)，具具有不同同電極極電位，在在與與電介質(zhì)質(zhì)或水水、潮濕濕氣體體接觸時(shí)時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生原電電池作作用，使使鋼材材腐蝕。絕絕大大多數(shù)鋼鋼材銹銹蝕是電電化學(xué)學(xué)腐蝕或或化學(xué)學(xué)腐蝕與與電化化學(xué)腐蝕蝕同時(shí)時(shí)作用形形成。鋼鋼材的腐腐蝕速速度與環(huán)環(huán)境濕濕度、溫溫度及及有害介介質(zhì)濃濃度有關(guān)關(guān)，在在濕度大大、溫溫度高、有有害害介質(zhì)濃濃度高高的條件件下，鋼鋼材腐蝕蝕速度度加快。3結(jié)構(gòu)損傷檢檢測(cè)測(cè)方法結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)可可可采用外外觀目目測(cè)、基基于儀儀器設(shè)備備的局局部損傷傷檢測(cè)測(cè)、基于于靜態(tài)態(tài)數(shù)據(jù)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷檢檢測(cè)和和基于動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)的結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷檢測(cè)測(cè)等方方法，它它們各各有特點(diǎn)點(diǎn)，適適用于不不同的的工程實(shí)實(shí)際。3.1損傷檢檢檢測(cè)內(nèi)容容結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期的自自自然環(huán)境境和使使用環(huán)境境的雙雙重作用用下，其其功能將將逐漸漸減弱，這這是是一個(gè)不不可逆逆轉(zhuǎn)的客客觀規(guī)規(guī)律，如如果能能夠科學(xué)學(xué)地評(píng)評(píng)估這種種損傷傷的規(guī)律律和程程度，及及時(shí)采采取有效效的處處理措施施，可可以延緩緩結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷的的進(jìn)程程，以達(dá)達(dá)到延延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)使用用壽命的的目的的。鋼結(jié)結(jié)構(gòu)房房屋由于于結(jié)構(gòu)構(gòu)的先天天缺陷陷及惡劣劣使用用環(huán)境引引起的的結(jié)構(gòu)缺缺陷和和損傷，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)使使用要要求的改改變，都都將導(dǎo)致致原結(jié)結(jié)構(gòu)可靠靠性的的改變，有有時(shí)時(shí)經(jīng)過(guò)檢檢測(cè)加加固后才才能保保證功能能的正正常使用用及保保證功能能改變變的順利利進(jìn)行行。鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的損傷檢檢測(cè)主主要包括括以下下幾個(gè)方方面：：3.1.1幾何何何量檢測(cè)測(cè)裂縫的檢測(cè)包括括括裂縫出出現(xiàn)的的部位(分布)、裂縫的的走走向、裂裂縫的的長(zhǎng)度和和寬度度。觀察察裂縫縫的分布布和走走向，可可繪制制裂縫分分布圖圖。裂縫縫寬度度的檢測(cè)測(cè)主要要用10倍～20倍讀數(shù)數(shù)放放大鏡、裂裂縫縫對(duì)比卡卡及塞塞尺等工工具。裂裂縫長(zhǎng)度度可用用鋼尺測(cè)測(cè)量，裂裂縫深度度可用用極薄的的鋼片片插入裂裂縫，粗粗略地測(cè)測(cè)量，也也可沿裂裂縫方方向取芯芯或超超聲儀檢檢測(cè)。判判斷裂縫縫是否否發(fā)展可可用粘粘貼石膏膏法，將將厚10mmm左右，寬寬約50mmm～80mmmm的石膏餅餅牢牢固地粘粘貼在在裂縫處處，觀觀察石膏膏是否否裂開(kāi)；；也可可以在裂裂縫的的兩側(cè)粘粘貼幾幾對(duì)手持持式應(yīng)應(yīng)變儀的的頭子子，用手手持式式應(yīng)變儀儀量測(cè)測(cè)變形是是否發(fā)發(fā)展。3.1.2結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)變形檢檢測(cè)測(cè)量結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件件變形常常用儀儀器有水水準(zhǔn)儀儀、經(jīng)緯緯儀、錘錘球、鋼鋼卷尺尺、棉線線等常常規(guī)儀器器以及及激光測(cè)測(cè)位移移計(jì)、紅紅外線線測(cè)距儀儀、全全站儀等等。結(jié)結(jié)構(gòu)變形形有許許多類(lèi)型型，如如梁、屋屋架的的撓度，屋屋架架傾斜，柱柱子子側(cè)移等等需要要根據(jù)測(cè)測(cè)試對(duì)對(duì)象采用用不同同的方法法和儀儀器。測(cè)測(cè)量小小跨度的的梁、屋屋架撓度度時(shí)，可可用拉鐵鐵絲的的簡(jiǎn)單方方法，也也可選取取基準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)用水水準(zhǔn)儀儀測(cè)量。屋屋架架的傾斜斜變位位測(cè)量，一一般般在屋架架中部部拉桿處處，從從上弦固固定吊吊錘到下下弦處處，量測(cè)測(cè)其傾傾斜值，并并記記錄傾斜斜方向向。3.1.3結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)材料性性能檢檢測(cè)對(duì)鋼材性能檢測(cè)測(cè)測(cè)主要是是指裂裂紋、孔孔洞、夾夾渣等。對(duì)對(duì)焊焊縫主要要是指指夾渣、氣氣泡泡、咬邊邊、燒燒穿、漏漏焊、未未焊透以以及焊焊腳尺寸寸不足足等；對(duì)對(duì)鉚釘釘或螺栓栓主要要是指漏漏鉚、漏漏檢、錯(cuò)錯(cuò)位、錯(cuò)錯(cuò)排及掉掉頭。檢檢測(cè)方法法主要要是外觀觀檢查查、x射線、超超聲聲波探傷傷、磁磁粉探傷傷方法法和滲透透探傷傷方法檢檢查。超超聲法用用于金金屬材料料的探探測(cè)要求求頻率率高，功功率不不必太大大，這這樣測(cè)試試靈敏敏度高，測(cè)測(cè)試試精度好好。超超聲波探探傷通通常采用用縱波波探傷和和橫波波探傷(主要用于于焊焊縫探傷傷)兩種方法法。超超聲波對(duì)對(duì)鋼結(jié)結(jié)構(gòu)檢測(cè)測(cè)，要要求測(cè)點(diǎn)點(diǎn)平整整光滑。3.2基于小波波波變換的的結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷檢檢測(cè)方方法小波變換時(shí)近2220多年來(lái)來(lái)發(fā)發(fā)展起來(lái)來(lái)的一一種新的的強(qiáng)大大的信號(hào)號(hào)時(shí)頻頻分析方方法。小小波分析析方法法是一種種窗口口大小固固定但但其形狀狀可改改變的時(shí)時(shí)頻局局部化分分析方方法。在在低頻頻部分具具有較較高的頻頻率分分辨率和和較低低的時(shí)間間分辨辨率，在在高頻頻部分具具有較較高的時(shí)時(shí)間分分辨率和和較低低的頻率率分辨辨率，被被譽(yù)為為“數(shù)學(xué)顯微微鏡”。正式這這種種特性，使使它它具有對(duì)對(duì)信號(hào)號(hào)的自適適應(yīng)性性，因而而越來(lái)來(lái)越廣泛泛地被被運(yùn)用于于實(shí)際際功臣。小波變換的思想想想來(lái)源于于伸縮縮與平移移方法法。小波波分析析方法的的提出出，最早早源于于1910年Haarr提出出的正交交基（這這是一組組非正正則基）。小小波分析用于于結(jié)構(gòu)損傷識(shí)識(shí)別，具有天天然的優(yōu)勢(shì)：：一方面，實(shí)實(shí)際工程中結(jié)結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)信信號(hào)不可避免免地混有噪聲聲和干擾，小小波變換可以以同時(shí)在時(shí)域域和頻域?qū)π判盘?hào)進(jìn)行分析析，區(qū)分信號(hào)號(hào)中的有效成成分和噪聲干干擾成分，實(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)消噪噪，完成信號(hào)號(hào)預(yù)處理；另另一方面，利利用小波良好好的時(shí)頻分辨辨能力以及帶帶通濾波性質(zhì)質(zhì)可以使系統(tǒng)統(tǒng)自動(dòng)解耦，然然后再?gòu)拿}沖沖響應(yīng)函數(shù)的的小波變換出出發(fā)識(shí)別模態(tài)態(tài)參數(shù)。3.2.1小小小波變換換基本本理論小波（waveeelett），即即小區(qū)域域的波波，是一一種特特殊的有有限長(zhǎng)長(zhǎng)度、平平均值值為0的波形。如如如果函數(shù)數(shù)滿足足則稱(chēng)為一基本小小小波或母母小波波，式中中是的傅里葉葉變變換。經(jīng)過(guò)過(guò)平平移和伸伸縮可可以得到到一族族小波基基。這里為尺度因子子子，為平移移因因子，且，通常把連連續(xù)續(xù)小波中中的尺尺度參數(shù)數(shù)和平移因子子離離散化，取取，在在這里，步步長(zhǎng)長(zhǎng)，通常取取，因因此，對(duì)對(duì)離散散小波變變換可可以寫(xiě)成成離散小波系數(shù)變變變換可表表示為為通常取，，則小小小波為3.2.2小小小波奇異異性檢檢測(cè)原理理如果一個(gè)函數(shù)在在在點(diǎn)不可微微，則則說(shuō)明它它在點(diǎn)點(diǎn)是奇異異（故故障信號(hào)號(hào)）的的，現(xiàn)將Lippsschiitzz指數(shù)引申申到到，以度量函函數(shù)數(shù)的奇異異性。定義1令，如如果存在在一個(gè)個(gè)常數(shù)，使使，成立，則稱(chēng)在是是是Lipsscchittz的的。如對(duì)對(duì)和一一個(gè)與無(wú)關(guān)關(guān)的的常數(shù)，使使得得上式成成立，則則稱(chēng)在區(qū)間間是一致致Lipsscchittz的的。的上界界值值稱(chēng)為L(zhǎng)iippschhittz的奇異異性性。如在點(diǎn)可微，則則則其Lippsschiitzz指數(shù)至少少為為1，粗略地地說(shuō)說(shuō)，如，則則上上式可以以改寫(xiě)寫(xiě)為，當(dāng)時(shí)，不等式式式的左邊邊實(shí)際際上就是是在點(diǎn)點(diǎn)的一階導(dǎo)導(dǎo)數(shù)數(shù)，取，則上上式式成立。如在點(diǎn)不連續(xù)但但但在的鄰域域有有界，則則其LLipsschhitzz指數(shù)數(shù)為0。當(dāng)時(shí)，上上式式成為,左面最多多等等于在點(diǎn)的躍度度，取取等于或大大于于躍度，則則式式成立。還還可可以將Liippschhittz指數(shù)推推廣廣到負(fù)數(shù)數(shù)的情情況，并并可以以清楚地地看出出，Lippsschiitzz指數(shù)確實(shí)實(shí)能能在更一一般的的意義下下定量量地描述述函數(shù)數(shù)的奇異異性。需需注意，采采用用某種小小波計(jì)計(jì)算出來(lái)來(lái)的LLipsschhitzz指數(shù)數(shù)越趨近近于零零，那么么該小小波對(duì)檢檢測(cè)奇奇異信號(hào)號(hào)越具具有良好好的效效果。3.3基于柔柔柔度的結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷檢測(cè)測(cè)方法法對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)系系系統(tǒng)來(lái)說(shuō)說(shuō)，只只要系統(tǒng)統(tǒng)的運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)發(fā)生生了變化化，就就必定影影響到到與之相相互聯(lián)聯(lián)系的各各個(gè)物物理參量量，損損傷與各各物理理參量之之間的的關(guān)系強(qiáng)強(qiáng)弱不不同，只只有那那些與損損傷關(guān)關(guān)系緊密密即對(duì)對(duì)損傷敏敏感的的物理參參量才才能被用用于進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷傷檢測(cè)。將將這這些對(duì)損損傷敏敏感的物物理參參量叫做做敏感感參數(shù)，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷檢檢測(cè)的的關(guān)鍵就就是找找到與損損傷敏敏感的參參數(shù)，柔柔度曲率率幅值值突變系系數(shù)法法就是對(duì)對(duì)鋼結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷敏感感的一種種損傷傷診斷方方法。下下面介紹紹其基基本原理理。由模態(tài)分析可知知知，結(jié)構(gòu)構(gòu)的剛剛度矩陣陣和結(jié)結(jié)構(gòu)的柔柔度矩矩陣可以以用模模態(tài)參數(shù)數(shù)表示示為式中，為結(jié)構(gòu)剛剛剛度矩陣陣；為為結(jié)構(gòu)柔柔度矩矩陣；為結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)質(zhì)量矩矩陣；；為質(zhì)量歸歸一一的振型型向量量。由式式(1)和(2)可以看看出出，模態(tài)態(tài)參數(shù)數(shù)對(duì)剛度度矩陣陣的貢獻(xiàn)獻(xiàn)與自自振頻率率的平平方成正正比，因因此，用用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)B(tài)參參數(shù)較較為精確確的估估計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度度矩陣，必必須須獲得較較高階階模態(tài)參參數(shù)。相相反，模模態(tài)參參數(shù)對(duì)柔柔度矩矩陣的貢貢獻(xiàn)與與自振頻頻率的的平方成成反比比，模態(tài)態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中只需需獲得得較低階階模態(tài)態(tài)參數(shù)，就就可可以較好好的得得到結(jié)構(gòu)構(gòu)的柔柔度矩陣陣。損傷結(jié)構(gòu)的柔度度度矩陣為為從數(shù)學(xué)上來(lái)看，曲曲率反映了函函數(shù)隨節(jié)點(diǎn)變變化的劇烈程程度，損傷單單元的柔度曲曲率比無(wú)損傷傷單元的柔度度曲率大。因因此，柔度曲曲率較柔度差差值更能反映映結(jié)構(gòu)損傷的的位置。由有有限元的中心心差分法可以以得到結(jié)構(gòu)損損傷前后的柔柔度曲率分別別為式中，為相鄰兩兩兩計(jì)算點(diǎn)點(diǎn)間的的距離。根據(jù)式(4)、(5)就可以以求求出結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷傷前后的的柔度度曲率，比比較較損傷前前后的的柔度曲曲率就就可以得得到結(jié)結(jié)構(gòu)的柔柔度曲曲率差值值，即即結(jié)構(gòu)的柔度差值值值曲率是是基于于柔度曲曲率產(chǎn)產(chǎn)生的，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)生損損傷前前后的柔柔度矩矩陣分別別為和和，那么，柔柔柔度矩陣陣的改改變量為為柔度差值曲率表表表示為在已知損傷結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)柔度曲曲率的的基礎(chǔ)上上，為為了進(jìn)一一步明明確柔度度曲率率和結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷傷之間的的關(guān)系系，可以以導(dǎo)出出柔度曲曲率幅幅值突變變系數(shù)數(shù)，該系數(shù)數(shù)表表示為式中，為柔度曲曲曲率幅值值突變變系數(shù)；；，，分別為損損傷傷點(diǎn)和相相應(yīng)的的柔度曲曲率值值。3.4基于神神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷檢測(cè)測(cè)方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于于于結(jié)構(gòu)損損傷檢檢測(cè)中取取，是是近幾十十年來(lái)來(lái)十分活活躍的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域之之一?？偪偟膩?lái)來(lái)說(shuō)，神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之所所以可可以成功功地應(yīng)應(yīng)用于結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷檢測(cè)測(cè)領(lǐng)域域，主要要基于于以下兩兩個(gè)方方面的原原因：：（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)對(duì)對(duì)先驗(yàn)知識(shí)識(shí)識(shí)需求寬寬松，具具有自學(xué)學(xué)習(xí)、自自適應(yīng)、聯(lián)聯(lián)想想、記憶憶、和和模式匹匹配的的能力。訓(xùn)訓(xùn)練練過(guò)的神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能存存儲(chǔ)有有關(guān)過(guò)程程的知知識(shí)，能能直接接從定量量的歷歷史損傷傷信息息中學(xué)習(xí)習(xí)?？煽梢愿鶕?jù)據(jù)對(duì)象象的正常常歷史史數(shù)據(jù)訓(xùn)訓(xùn)練網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，然然后將將此信息息與當(dāng)當(dāng)前測(cè)量量數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行模模式匹匹配與比比較，從從而確定定損傷傷的狀態(tài)態(tài)。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)具具有濾除噪噪噪聲和在在有噪噪聲的情情況下下得出正正確結(jié)結(jié)論的能能力。訓(xùn)訓(xùn)練好的的神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能能在有有噪聲的的環(huán)境境中有效效地工工作，實(shí)實(shí)時(shí)性性、魯棒棒性強(qiáng)強(qiáng)。這種種濾除除噪聲的的能力力使得神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)特別別適合合于在線線損傷傷識(shí)別和和健康康檢測(cè)。目前，基于神經(jīng)經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的損傷傷識(shí)別方方法已已經(jīng)研究究得越越來(lái)越深深入。在在損傷識(shí)識(shí)別中中采用神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方法法有兩兩種途徑徑，一一種是直直接利利用神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)完成損損傷模模式的分分類(lèi)和和損傷狀狀態(tài)的的估計(jì)；；另一一種是將將神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與與其他他損傷識(shí)識(shí)別方方法相結(jié)結(jié)合，神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)作為為整個(gè)損損傷識(shí)識(shí)別系統(tǒng)統(tǒng)中的的某個(gè)子子系統(tǒng)統(tǒng)完成所所需的的特殊功功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷識(shí)別別的基本本思想想是：神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)用于于損傷傷識(shí)別主主要是是利用神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模式式識(shí)別別功能，而而模模式識(shí)別別就是是將理論論分析析得到的的損傷傷模式特特征庫(kù)庫(kù)與實(shí)測(cè)測(cè)的模模式進(jìn)行行匹配配。應(yīng)用用人工工神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)進(jìn)行行結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷識(shí)識(shí)別的的一般過(guò)過(guò)程為為：（1）選定一種種網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型，并并選擇對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷敏感的的參數(shù)作為網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向向量，結(jié)構(gòu)的的損傷狀態(tài)作作為輸出。對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行正正問(wèn)題分析，獲獲得結(jié)構(gòu)不同同損傷狀態(tài)下下的動(dòng)力特性性，據(jù)此構(gòu)造造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的學(xué)習(xí)樣本，建建立損傷分類(lèi)類(lèi)樣本集。（2）將學(xué)習(xí)樣樣本本送入神經(jīng)經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)進(jìn)行訓(xùn)訓(xùn)練，建建立輸輸入?yún)?shù)數(shù)與結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷狀態(tài)態(tài)之間的的映射射關(guān)系，得得到到用于結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷識(shí)別別的神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。（3）對(duì)損傷識(shí)識(shí)別別目標(biāo)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行測(cè)測(cè)試，獲獲得結(jié)構(gòu)構(gòu)動(dòng)力力特性參參數(shù)，并并按照輸輸入?yún)?shù)的具具體情情況進(jìn)行行處理理，輸入入神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)進(jìn)行損損傷識(shí)別別，得得到結(jié)構(gòu)構(gòu)的實(shí)實(shí)際損傷傷狀態(tài)態(tài)信息。3.5其它結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷檢測(cè)測(cè)方法除上述幾種結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)損傷檢檢測(cè)方方法外，應(yīng)應(yīng)用用較多的的診斷斷方法還還有基基于固有有頻率率變化的的損傷傷檢測(cè)、基基于于振型變變化的的損傷檢檢測(cè)、基基于振型型曲率率變化的的損傷傷檢測(cè)、基基于于殘余力力向量量的損傷傷檢測(cè)測(cè)、基于于壓電電阻抗的的損傷傷檢測(cè)等等等，在在此就不不一一一贅述。4總結(jié)由于設(shè)計(jì)、施工工工、管理理、環(huán)環(huán)境腐蝕蝕、自自然災(zāi)害害等原原因，結(jié)結(jié)構(gòu)將將不可避避免地地發(fā)生老老化、破破損、裂裂縫等等現(xiàn)象，這這就就要求結(jié)結(jié)構(gòu)健健康監(jiān)測(cè)測(cè)與安安全評(píng)價(jià)價(jià)系統(tǒng)統(tǒng)能及時(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)損傷并并作出出預(yù)警。本本文文著重對(duì)對(duì)鋼結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷機(jī)理理及損傷傷檢測(cè)測(cè)理論、方方法法進(jìn)行了了研究究，主要要介紹紹了基于于小波波變換的的結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷檢檢測(cè)方方法、基基于柔柔度的結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷檢測(cè)測(cè)方法法、基于于神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷檢檢測(cè)方方法等三三種損損傷檢測(cè)測(cè)方法法，對(duì)國(guó)國(guó)內(nèi)外外的損傷傷識(shí)別別方法的的現(xiàn)狀狀做了簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的的評(píng)述。參考文獻(xiàn)[1]朱宏平...結(jié)構(gòu)損傷傷檢檢測(cè)的智智能方方法[M].北京:人民交通通出出版社,200099.[2]袁穎,周周周愛(ài)紅.結(jié)構(gòu)損傷傷識(s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