第一作者 傅奕臻 男，博士生, 1988年生

通信作者 吕中荣 男，副教授, 1975年生

邮箱：lvzhr@mail.sysu.edu.cn

基于时域响应灵敏度分析的板结构损伤识别

傅奕臻，魏子天，吕中荣，刘济科

(中山大学 力学系，广州510006)

摘要：提出了一种基于响应灵敏度分析的有限元模型修正法，对平板结构的局部损伤进行识别。在正问题研究中,将结构的局部损伤模拟为板结构单元杨氏模量的减少，建立了板结构的有限元动力学方程，利用直接积分法获得了结构强迫振动响应。在损伤识别反问题中，基于响应灵敏度分析，直接利用结构的动态响应进行有限元模型修正和损伤识别。算例表明，本文方法能有效识别板类结构的局部损伤，具有需要测点数目少，损伤识别精度高，对模拟的测量噪声不大敏感的优点。

关键词：损伤识别；板；响应灵敏度；模型修正

基金项目：国家自然科学基金(11172333, 11272361);中央高校基本科研业务费专项资金资助(13lgzd06);高等学校博士学科点专项科研基金(20130171110039);广东省科技计划项目(2012A030200011);博士后基金(2013M531893)资助

收稿日期：2013-09-23修改稿收到日期：2014-01-27

中图分类号:O32文献标志码： A

Damage identification of a plate based on response sensitivity analysis in time domain

FUYe-zhen,WIEZi-tian,LÜZhong-rong,JIUJi-ke(Department of Applied Mechanics, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China)

Abstract:A response sensitivity-based approach was presented to identify local damages in an isotropic plate structure using the finite element model updating. The local damage was considered as a reduction of elemental Young’s modulus of the plate, the FE dynamic equations of the plate were built. The forced vibration responses of the plate under external excitations were obtained with Newmark direct integration. For its damage identification, a response sensitivity-based finite element model updating approach was used to identify local damages of the plate in time domain. Numerical examples showed that the proposed method is effective to identify local damages of plates; good identified results can be obtained with short time histories of a few measurement points, and it is insensitive to the simulated measurement noise.

Key words: damage identification; plate; response sensitivity; model updating

板作为一种重要的结构构件类型，在工程中广泛地应用于航空航天、汽车、机械和土木工程等领域。开发一种早期的损伤检测方法对保持板整体结构的完整性和安全性是非常重要的。人们在板类结构的损伤识别方面进行了大量的研究。Cawley 等[1]研究了一种利用频率改变来检测板类结构损伤的算法。Cornwell 等[2]将最初应用于一维结构的模态能量法推广到板类结构的损伤检测之中。……