风力发电机在运行过程中叶片容易损伤,存在安全隐患。为了对风机叶片的损伤状态进行识别和预警,通过光纤光栅传感器采集得到的应变数据,建立基于应变的叶片材料损伤模型;在有限元分析软件ABAQUS中建立风机叶片结构的有限元模型,通过模态分析得到叶片的固有频率。同时对应变数据进行傅里叶变换,分析叶片损伤状况的频率特征,并与固有频率对比判断叶片是否发生共振;最后,根据风机叶片运行过程中采集的应变时序数据,采用深度学习方法进一步对风机叶片的损伤程度进行识别。实验结果表明:基于光纤光栅应变数据,从风机叶片材料应变监测、模态频率监测和神经网络模型识别3个方面对叶片损伤进行综合分析和预警是一种可靠且高效的方法,对风机健康监测和安全运行具有重要作用。

传统的频响函数损伤探测方法对单损伤识别效果明显,却难于精确识别多损伤情况.为了解决结构的多损伤位置识别和损伤程度的判定问题,将不完备的频率响应函数应用于结构的损伤检测研究,并提出了一种两阶段的损伤识别方法.首先,利用不完备的频率响应函数确定相应的损伤指标,并通过不同节点和自由度处损伤指标的改变来分别初步判断损伤的位置;然后,推导分析了损伤程度计算公式,利用该公式可以精确的计算出相应损伤单元的损伤程度.仿真结果表明,通过自由度损伤指标的改变可以较为精确的识别出损伤的位置,优于节点损伤指标判别法,而通过损伤定量公式不仅可以得到损伤程度的量化值,而且可以更精确的判断损伤的位置.

对线弹性含损伤板的损伤识别问题进行了较深入的理论研究。首先将损伤识别问题转化为对板的抗弯刚度的识别问题来考虑，在构造识别抗弯刚度的迭代过程中，采用格林函数法对抗弯刚度的迭代过程中，采用格林函数法对抗弯刚度增量表示的近似偏微分方程进行变换，得到Ｆｒｅｄｈｏｌｍ第一类积分，离散化后可建立抗弯刚度增量与板的找度的关系，实现用传感器埋设点的挠度实测值对损伤物性参数的识别目的。

基于弹性波的波动方程反演提出压力管道的损伤检测方法，根据直杆的波动方程，用直杆的横截面积作为反演参数模拟管道损伤，在优化思想下利用序列二次规划对其进行数值反演，达到损伤识别。

提出一种通过单个压电晶片对板结构进行激励，使用十字形压电晶片阵列接收响应信号，然后基于相控阵原理对信号进行处理，从而对板结构损伤进行识别的方法。首先用谱元法分析了在单点激励下铝板结构有损伤和无损伤时Lamb波的传播情况，得到压电晶片阵列中各阵元所在位置的响应信号。根据压电晶片阵列布置形式及各阵元之间的相互位置，对各阵元接收到的时域信号进行处理，从而对结构的损伤进行识别。通过对板结构中含有一个和两个损伤的情况进行了研究，验证了该方法的有效性。

探讨一种损伤识别的方法——直接解析法.本方法从结构模态有限元算式出发,把频率和振型看作损伤参数的函数,经过泰勒展开获得频率、振型对损伤参数的一阶偏导数,然后构造以损伤参数为未知量的超定线代方程组,求解得到全部损伤参数值.进一步又提出本方法的自迭代修正,大幅度提高了识别精度.本方法可以同时识别出结构损伤的数量、位置和程度,并可识别任意多数量的损伤参数.通过对一个5层框架结构的数值模拟分析,验证了它的可行性.

螺栓松动损伤具有非线性特征,在低、高频激励共同作用下,结构动力响应会出现高频激励与结构固有频率之间的调制现象。利用该调制现象,发展了一种基于经验模式分解(EMD)的螺栓松动检测方法,分别对高频正弦和随机激励下结构响应信号进行EMD分解并作功率谱分析,采用EMD分解后含有调制成分的高频固有模式函数(IMF)构造能量损伤指标来识别结构螺栓松动。采用多尺度法进行单自由度非线性模型分析解释高频调制现象,并通过螺栓连接框架结构的振动实验验证了该方法的有效性。结果表明,螺栓松动时,响应信号频域中出现高频激励与固有频率间的调制成分,所构造的能量损伤指标能够有效识别螺栓松动损伤,并且对于初始松动损伤识别更为敏感。

根据隐框玻璃幕墙面板单元结构密封胶损伤位于面板单元边界的特点,提出基于边界模态构建平均边界模态保证准则、平均边界曲率模态差变化率和平均边界模态应变能变化率3个新的损伤指标进行损伤识别。然后,进行一个长2.06 m、宽1.46 m的隐框面板单元的模态试验,研究边界模态损伤指标及固有频率、传统模态保障准则随损伤程度的变化规律。试验研究结果表明:当结构密封胶损伤程度小于5%时,前6阶固有频率和传统模态保证准则难以进行结构密封胶的局部损伤识别;当结构密封胶损伤1%时,所提三个基于边界模态的损伤指标均大于9%,且随着损伤的增大而增大,均能有效识别损伤,其中平均边界曲率模态差变化率在损伤边的变化大于未损伤边,可进一步用于损伤边的识别。

复合材料构件是航空发动机、飞机机翼、机身和风力发电机等结构的重要组成部分,在包括航空、机械和土木工程等领域有极其重要的应用,然而受到其内部结构复杂性和制造缺陷的影响,复合材料的服役性能一直是制约结构安全性和经济性的一大瓶颈,因此针对复合材料结构的损伤识别和健康监测是领域内的研究热点及难点。笔者在论述了目前国内外技术发展和应用的基础上,系统地比较了复合材料结构损伤识别和健康监测的关键技术,讨论了该类技术的发展方向并进行了总结和展望。

针对直圆柔性铰链的损伤位置和损伤程度难以准确地进行定量识别的工程难题,基于损伤识别理论,将有限元建模和特征参数分解相结合,提出一种基于特征参数分解模型的直圆柔性铰链损伤定量识别的方法,运用有限元理论对直圆柔性铰链进行有限元模型建立,引入特征参数分解模型对机构进行损伤定量,采用损伤矩阵和损伤向量对柔性铰链进行损伤描述,建立直圆型柔性铰链损伤定量识别模型。结果表明,基于特征参数分解模型的损伤定量识别方法可以较准确地识别出柔性铰链的损伤位置和损伤程度,分析方法对设备维护具有一定的工程指导意义。