由于损伤演化过程造成构件承载能力不断降低，从这个意义上看，构件承载能力的丧失可用于表征构件中损伤的变化。对于结构中典型构件而言，其损伤及其演化进程一般由易损局部的材料体元的损伤状态和演化过程决定。按照上述构件层次损伤的定义与定量方法，就可从损伤结构承载能力特征的内涵与外延出发，参考结构损伤实验模拟研究的结论，提出钢架结构损伤的承载能力表征方法，以及基于构件体元的损伤量化方法。......
2023-08-26
结构中耗能型损伤的表征与量化方法
【摘要】：现有的结构层次上的损伤量化方法是建立一个表示已发生损伤的程度的损伤指标，一般是基于结构测量模态参数的变化来识别或评估结构损伤。显然这种结构损伤指标不能体现结构中的损伤演化致失效的发生机理，更不能满足以结构剩余寿命或剩余承载力分析为目的的结构损伤评估。
构件和结构层次上的损伤起源于结构中构件连接局部的材料层次上的损伤演化和累积，因此结构损伤分析必然要从关注这些局部损伤演化开始。然而材料损伤作为结构损伤演化和构件失效的内在动力，反映的只是结构中某些局部的材料损伤行为，局部损伤只有累积到一定程度（例如产生宏观裂纹），它们对结构、构件宏观力学性能的影响才会显现出来。同时，结构的复杂构造也导致了结构性能劣化除了取决于局部的材料损伤程度，也更大程度上依赖于结构中构件的组合连接方式和传力机制，结构中的关键传力构件中的损伤对结构损伤的影响往往占据主要地位。因此，仅有材料层次上的损伤表征与量化方法，还难以描述和解释结构中的损伤从材料层次发展到构件层次再到结构层次的演化过程，更难以据此对结构损伤进行量化分析。因此，还必须建立构件与结构层次上的损伤表征与量化方法。
现有的结构层次上的损伤量化方法是建立一个表示已发生损伤的程度的损伤指标，一般是基于结构测量模态参数的变化来识别或评估结构损伤。这种损伤指标不能表征结构中局部的损伤变化状态，也不能用于分析结构中损伤演化与累积过程；因此往往不能用于准确表征结构损伤的位置和损伤的物理含义，也难以反映结构中的损伤演化过程以及损伤对结构服役性能的影响。显然这种结构损伤指标不能体现结构中的损伤演化致失效的发生机理，更不能满足以结构剩余寿命或剩余承载力分析为目的的结构损伤评估。因此，如何既考虑到结构损伤的物理特性与力学机制，又能够体现构件和结构损伤后的力学响应和服役性能劣化，定义适合的结构损伤变量来表征和量化结构损伤，是当前结构损伤分析研究中亟待解决的问题。
从损伤的物理特性和力学机制考虑，结构损伤变量的定义应满足：
（1）损伤的不可恢复性；
（2）相对于应力、时间或循环次数（疲劳问题中）的非线性特征。
（3）不同类型荷载下损伤累积的非线性。
同时，损伤变量的选取还应考虑到可与结构的力学响应建立联系、易于识别和测量，具有以下几个特点：
（1）对结构损伤具有可靠的辨识度和灵敏度，能够用于表征损伤后结构服役性能的劣化过程，能够反映结构在不同阶段受损伤演化影响的宏观力学特性的下降；
（2）独立的材料参数尽可能少，便于计算分析和实验标定。
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2023-08-26
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2023-08-26
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2023-08-26
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2023-08-26
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