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输电塔是一类与人类生产生活密切相关的建筑结构,它在服役期间的安全是保证人们正常工作与生活的前提条件。在环境荷载的长期作用下,输电塔结构容易发生各类损伤,其中主要包括螺栓松动及焊缝开裂导致的节点损伤和结构杆件损伤两大类。鉴于输电塔结构的特殊用途及重要性,研究其损伤诊断方法是十分必要的。
本文基于前人提出的优化等效方法的基础上,将精细有限元模型的螺栓脱落损伤等效为法兰联结处等效梁单元刚度下降,从而建立了法兰节点螺栓脱落损伤的等效模型和输电塔结构整体有限元模型。在此基础上,分析了法兰节点螺栓脱落损伤对输电塔结构模态的影响。
本文介绍了基于环境风荷载作用下的输电塔法兰联结节点归一化统计方差的小波变换诊断方法,并进行了数值仿真分析,验证了方法的可行性。在此基础上,本文对归一化统计方差诊断方法的噪声鲁棒性进行了分析。另外,还研究了不同腹杆损伤对该诊断方法的影响。
本文提出了考虑腹杆损伤的输电塔法兰节点螺栓脱落损伤的分步诊断法。首先,利用损伤前后小波包能量曲率变化率来识别发生腹杆损伤的大致区域;然后,利用模态应变能理论和概率统计结合的方法诊断损伤腹杆的具体位置,并通过神经网络法来评估腹杆的损伤程度;最后,根据上述诊断出的损伤腹杆及其损伤程度建立具有腹杆损伤的有限元模型,基于此模型,利用各法兰节点损伤前后应变响应信号的小波包能量变化率指标来识别损伤法兰节点。实例仿真分析表明该分步诊断法是可行的。