网架结构损伤杆件的分区查找法

为了解决结构损伤的系统识别问题,利用子结构修正的概念,提出了将刚度矩阵分块,分区查找受损杆件的方法。以某市新华大厦新闻发布厅网架结构为工程背景计算,损伤区域能毫无遗漏地被识别出来,所提出的方法是可行的,分区查找的结果一般可以使待识别杆件数减少60％～70％。     

结构初始损伤识别的随机弹性模量

为进一步借助环境激励条件识别结构损伤,导出了求解未损伤结构与损伤结构随机弹性模量的方程.该方法从特征值问题出发,视泊松比参数、弹性模量参数分别为常量与随机变量,并结合结构的有限单元模型以及实测数据.通过引入结构单元损伤因子,对结构的初始损伤进行识别.该方法既可精确评价结构的初始损伤程度,也可初步估计初始损伤的位置,为结构损伤自动识别技术的实际工程应用提供了理论基础.     

古塔结构损伤的系统识别Ⅰ:理论

在结构损伤的系统识别中,损伤是结构参数的减小来反映的。由于存在模型误差和测试误差,并不是所有的参数值减小代表损伤。本文提出的损伤区域的判别分析法将对每一个可能的损伤状态定义为一个随机总体,通过比较样品到第一个总体的距离来确定样品与哪个总体最靠近,进而对损伤区域作出判断。算例表明,这一方法可以避免确定损伤单元数时的主观测断,减小误判的风险。本文提出的条件分布下损伤程度估计方法不仅利用参数变化量的均值信息,还利用它的协差阵信息,因而具有更高的识别精度。     

基于扩展有限元和改进海豚回声优化算法的损伤识别方法

提出了一种基于扩展有限元和改进海豚回声算法的方法,对结构中损伤的位置和尺寸进行识别。该方法在获得实际结构测量响应后,运用改进海豚回声算法对实际响应与扩展有限元模拟结构响应之差进行最小化,优化损伤参数,实现对损伤的估计和识别。在改进的海豚回声算法中,提出了一种搜索范围动态变化的寻优机制,增加了初搜索、精搜索、平移搜索、回溯搜索和重搜索等五个过程,相比原算法有较高的效率和较好的收敛性能。通过数值仿真方法验证了所提出的改进算法以及损伤识别方法的合理性和有效性。     

古建筑木结构地震损伤分析及抗侧刚度识别

为研究地震作用下古建筑木结构层间抗侧能力损伤和识别,根据缩尺比为1∶3.52殿堂式古建筑木结构振动台试验,分析不同地震损伤下模型层间等效抗侧刚度、侧移响应及侧移对刚度损伤的敏感性.在考虑柱脚滑移的结构简化力学模型基础上,推导模型的状态方程和观测方程.考虑试验环境噪声干扰,利用奇异值分解偏最小二乘(PLS-SVD)和扩展卡尔曼滤波(EKF)方法定量识别模型等效抗侧刚度.结果表明,随着地震损伤增加,结构层间等效抗侧刚度比减小、侧移峰值对柱架层结构损伤较乳层敏感.无损工况下结构等效抗侧刚度识别误差在10%左右;损伤工况下结构等效抗侧刚度识别误差为15%～20%.通过明代古建筑木结构西安钟楼等效抗侧刚度在线识别,验证了PLS-SVD和EKF方法可为古建筑木结构等效抗侧能力监测和震前抗倒塌预警提供理论依据.     

基于模态的损伤识别过程中的传感器优化布置

为了提高损伤识别的准确性,开发了一种基于结构振动模态和Gauss-Newton算法的结构损伤识别方法。根据测量误差在损伤识别过程中的扩散,建立了损伤识别偏差的上限估计公式。用优化传感器布置的方法来减小损伤识别偏差上限,设计了相应的组合优化算法。通过数值算例验证了该方法的有效性。该方法被应用于识别一座实际桥梁的损伤情况,也得到了比较满意的结果。     

基于有限元法的钢筋混凝土结构损伤识别

结构损伤识别方法是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分,也是目前国际上工程界研究的热点问题,具有很强的工程背景和重要的实用价值。基于此,提出了一种基于可降阶有限元模型与自适应均方误差的损伤检测方法对线性结构和非线性结构进行损伤识别,同时通过试验数据来验证该方法对结构损伤预测的有效性。试验结果说明,该方法能有效识别钢筋混凝土结构的时变非线性参数,包括刚度,强度衰减量及结构的箍缩效应,给工程实践提供重要参考价值。     

基于柔度矩阵法的结构损伤识别

针对工程结构的健康监测, 提出一种基于柔度矩阵法的损伤识别方法, 只需结构的低阶模态参数便可识别结构的损伤位置和程度, 克服了实际应用中高阶模态参数较难获得的缺陷, 并通过一个悬臂结构损伤识别的数值模拟验证了该方法的有效性.     

基于微分演化的结构系统识别

研究了使用微分演化（DE）算法进行结构系统识别的方法,该方法的基本思想是将结构系统识别问题描述成一个多峰值非线性优化问题,同时通过微分演化算法发现系统参数的最优估计。利用该方法在有限的输入输出数据和噪声污染条件下,同时在没有系统质量、刚度和阻尼先验知识的情况下对结构系统进行了识别,数值算例结果表明：DE方法易于实现且计算时占用资源低,同时可以成功地对结构系统进行识别。     

基于遗传优化神经网络算法的桥梁结构损伤识别

当前越来越多的大型桥梁结构安装了健康监测系统,作为桥梁健康监测系统的核心,结构损伤识别技术成为研究热点.基于人工神经网络和遗传算法的优点,提出了一种新的方法——遗传优化和神经网络混合算法(用遗传算法优化神经网络的初始权重,)实现桥梁结构损伤的位置和程度的识别.与传统的人工神经网络算法相比,该方法克服了其易于陷入局部最优的缺点.对工程实例梁的试验数据进行分析和结构损伤状况识别,结果表明,该算法的可行性和可靠性,可以应用于类似结构损伤的识别与评价.     

基于振动响应的耦合杆系统损伤识别

  基于响应灵敏度分析法对两跨耦合杆系统的损伤识别问题进行了研究。建立了耦合杆系统的有限元运动方程,利用状态空间法计算系统在外激励下的响应。将系统的局部损伤模拟为杆单元抗拉刚度的减少,推导了响应对单元抗拉刚度的灵敏度。并利用此响应灵敏度进行系统的局部损伤识别。数值算例表明,文中方法能快速准确地识别出耦合杆的局部损伤,并且对模拟的人工噪声不敏感。说明该方法具有一定的工程应用前景。     

基于改进自适应混合滤波算法的输电杆塔倾角测量方法

针对输电杆塔在线监测系统在使用低成本惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)测量杆塔倾角时存在测量精度低、姿态解算易发散、稳定性差的问题,提出一种基于改进自适应混合滤波算法的输电杆塔倾角测量方法。首先建立杆塔姿态解算坐标系,并结合四元数法确定了定姿方案。其次,运用改进型PI互补滤波算法对陀螺仪及加速度计进行信息融合,高低频优势互补,初步提升系统的姿态解算精度。最后将初步去噪后的信息作为Sage-Husa自适应滤波算法的初值,并引入滤波发散判据,在发散时调整误差协方差矩阵,从而对发散进行有效抑制,提高算法稳定性。实验结果表明,该算法可以有效提高测量精度,抑制解算结果的发散。     

采用应变能方法定量分析输电塔损伤程度

为了解决输电塔结构的损伤识别问题,提出了基于模态应变能变化率和能量方程的两步识别方法。首先利用模态应变能变化率方法进行较为精确的损伤定位,然后引入损伤后的单元刚度矩阵,对结构模态应变能耗散率理论进行了相关的改进研究,从而推导出更精确的损伤定量方程方法。该方法只需要前几阶振型模态,不需要完备的测量信息。数值仿真的结果表明,该两步识别方法可以有效地识别出输电塔结构的损伤位置和程度。     

基于RBFNN钢桁架模型桥的损伤预警研究

损伤预警是结构损伤检测较为关键的一步,目的是判断结构是否发生损伤并发出警告信号.已有的损伤预警方法大多数采用BP网络,并且没有考虑测试噪声的影响.因此,提出采用一种混合算法的径向基神经网络(RBFNN)作为损伤预警系统,结果表明:RBFNN能显著判别损伤是否出现且预警效果要明显优于BP神经网络,更适合作为判断损伤是否出现的预警系统.     

多输入多输出随机线性离散系统的在线测辨

本文讨论多输入多输出(MIMO)随机线性离散系统的在线测辨问题。根据Luenberger标准型的稳态Kalman滤波表示提出了一套在线测辨方法,即用残差法的结构测辨和递推增广工具变量法(REIV)的参数估计。本文给出了残差平方和的递推算式,并证明了如果采用本文所提出的工具变量,那末REIV算法是渐近无偏的。最后,我们还给出了计算机模拟算例,说明本文所提出的在线测辨算法是行之有效的。     

木结构古建筑室内火灾发展的数值分析

消防安全是所有类型建筑中的重要问题,特别是在木结构古建筑中。在本文中,室内火灾实验是在一个高火灾荷载的木结构古建筑的全尺寸模型中进行,并通过烟气和火焰蔓延来探索火灾的增长及蔓延方式。使用FDS软件模拟不同火灾情景下火灾的发生发展过程,以研究火灾发展的影响因素,并预测木结构古建筑的火灾特征。结果表明,火源在大殿的角落和屋顶处易引起火灾蔓延;大殿内火灾荷载越多,火灾蔓延速度越快;木材的热解温度越低,发生轰燃时间越短。     

楼阁式古塔建筑夜景照明视觉评价体系

随着城市夜景生活的丰富多彩，人们对城市标志性建筑照明效果的要求也越来越高。以楼阁式古塔这一类东方典型建筑为例，现阶段夜景照明效果满意度较低，相关研究也较少。文中通过大量的考察、测量和研究，梳理和分析了楼阁式古塔夜景照明美感表现的人眼视觉感受评价要素；再利用结构方程模型处理变量及其相互间关系的能力，运用AMOS软件对影响楼阁式古塔建筑夜景照明效果的视觉感受评价因素及因素间相互关系进行分析，构建了影响因素间关系的量化分析模型，通过对所构建模型的拟合调整和分析验证，深化了对各核心要素潜在关系的诠释，并从定量的角度阐述和剖析了各核心评价要素。最后，构建出可供实际应用且客观合理的楼阁式古塔夜景照明视觉评价体系，为古塔类建筑夜景照明设计和工程项目规划建设提供数据和评价标准参考。     

关于古塔变形的研究

基于2013年高教杯数学建模竞赛C题完成的对古塔的变形情况进行研究,针对古塔的倾斜、弯曲、扭曲等方面进行研究分析,并建立相应的数学模型。首先利用给空间平面拟合法确定古塔各层中心位置的通用方法,求解出古塔各层中心坐标;其次计算古塔的倾斜程度以及弯曲、扭曲的变形程度。最后,分析古塔的变形趋势。根据所建模型,得出古塔的变形趋势,对古塔的保护具有很大的指导意义和使用价值。     

典型塔式起重机塔架结构风致动力响应与疲劳分析

将谐波叠加法与自回归法相结合,构建了新型风时程混合模拟方法,数值模拟三维风速时程,并转为风荷载时程;针对典型塔式起重机塔式结构,建立参数化力学模型.基于Newmark-β方法进行结构风致动力响应分析.基于结构关键点的应力-时间历程并引入S-N曲线法,分析塔架结构的疲劳损伤效应.研究发现,塔架结构节点的风致位移响应、速度响应和加速度响应均较稳定且风致位移响应具有周期性特征,塔臂两端部和塔顶的风致位移和疲劳损伤较大.研究成果可为此类塔架结构的抗风设计提供技术支撑.