工作应变模态识别方法实验验证：损伤定位与程度评估

本文档探讨了一种创新的工程领域技术，即"基于工作应变模态损伤识别方法的试验研究"，发表于2011年的《振动与冲击》杂志第30卷第11期。作者顾培英、邓昌和汤雷在文中分享了他们近年来发展起来的两种关键的损伤检测技术：工作应变模态频域识别法和损伤评估的直接指标法。 首先，工作应变模态频域识别方法是一种利用设备在运行状态下（即工作应变）的模态响应来识别潜在损伤的技术。这种方法通过比较实际运行中的应变模式与正常状态下的模态形状，可以检测到结构的异常，如裂纹或其他形式的损伤。 其次，文中提到的损伤位置直接指标法（IsMsD）是基于损伤应变模态的差分原理，通过比较损伤前后模态的变化，可以直接定位损伤发生的区域。这个指标在数值上具有显著的差异，当它在损伤部位显著增大时，就能有效地指示出损伤的位置。 再次，局域应变模态面积的损伤程度直接指标法（ILSMSA）则用来量化损伤的严重程度。这一方法通过计算局部应变模态区域内的面积，当发生损伤时，这一区域的面积变化相对较小，但其对整体模式的影响可以反映损伤的程度。值得注意的是，即使在同一损伤量下，该指标值的变化并不大，且与损伤的位置、模态阶数以及是否进行归一化处理等因素无关。 为了验证这些方法的有效性，研究者进行了悬臂梁的多损伤物理模型试验，并结合数值仿真分析。实验结果显示，这些方法能准确地识别出工作应变模态，其形状与受到锤击激励下的模态相似，进一步证实了方法的实用性和可靠性。特别是对于多损伤结构，只要损伤之间的间距大于影响区范围，就可以独立地应用单损伤的方法进行位置和程度的判定。 这项研究为结构健康监测和损伤诊断提供了一种新颖且精确的手段，有助于提高工程领域的维护效率和安全性。通过将理论研究与实际试验相结合，作者们不仅提出了新的理论概念，还对其进行了有效的验证，为后续的损伤识别技术发展奠定了坚实的基础。