黄立新, 韦 琦, 胡中明, 岳世燕

(1.广西大学 土木建筑工程学院, 南宁 530004; 2.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240;3.成都理工大学工程技术学院 资源勘查与土木工程系, 四川 乐山 641000)

0 引 言

功能梯度材料(functionally graded materials, FGM)是一种非均匀的新型复合材料, 其材料性能是空间位置的函数沿某一方向呈现梯度连续变化。由于功能梯度材料具有独特的梯度特性, 使得它在实际应用中表现出许多优良性能, 如耐高温、高强度、抗冲击、减少残余应力和应力集中度等[1]。功能梯度材料在航空航天、汽车、化工、医疗、土木和机械等很多工程领域具有潜在的应用前景, 因此功能梯度材料构件性能的研究引起了国内外研究人员的关注[1-6]。

梁是非常重要的构件, 在工程中得到广泛的应用。使用中的梁结构会不可避免地出现损伤, 如果没有及时发现梁结构的损伤而继续使用梁结构，将会导致整体结构的破坏, 甚至出现灾难性的后果。自然地, 包括梁结构在内的工程结构损伤识别研究成为一个非常重要的课题[7-10]。在众多的结构损伤识别方法中, 基于模态应变能的损伤识别方法具有灵敏度高、稳定性好和抗噪音能力良好等优点, 并且在这方面的研究取得了许多成果[11-16]。颜王吉等[17-18]提出单元模态应变能的灵敏度分析方法, 并应用于结构损伤识别中, 取得了很好的成果。然而, 针对功能梯度材料梁, 单元模态应变能灵敏度分析的研究尚属空白。功能梯度材料梁单元模态应变能的灵敏度包含许多结构参数的信息, 所以模态应变能的灵敏度分析是功能梯度梁损伤识别的重要基础。……