基于参数离散化的梁式桥损伤识别方法

针对梁式桥提出了一种基于参数离散化的损伤识别方法,并以结构动力指纹、实测位移、速度、结构刚度矩阵及其影响矩阵为变量,提出了全面损伤指标I1和精准损伤指标I2,通过数值模拟和实桥试验验证了该损伤识别方法的敏感性和抗噪性.结果表明,损伤指标I1和损伤指标I2均能有效实现梁式桥的损伤识别,且损伤指标I1具有更好的损伤敏感性和抗噪性,而损伤指标I2相对漏诊的可能性较低.在新沂河大桥损伤识别中,损伤指标I1能基本拟合梁式桥裂缝分布,较全面地反映出桥梁的损伤概况;而损伤指标I2对梁式桥中的重大损伤更为敏感,对于桥梁重大病害损伤识别的抗干扰性较高,能较准确反映桥梁结构的主要损伤.基于参数离散化的损伤识别方法可从本质上揭示梁式桥刚度损伤的数学形式,有效应用于梁式桥损伤识别中.     

格构式塔结构刚度突变处损伤识别方法

塔式结构存在着刚度突变现象,导致由损伤带来的刚度变化在该位置往往难以识别.本文提出一种基于动力响应信息截断的格构式塔结构刚度突变处损伤识别方法.针对环境激励下的塔式结构动力响应信息,通过对刚度突变处结构动力响应信息截断,使得原结构分解为两段等刚度部分,消除结构原始刚度突变的影响.并将截断后的动力响应信息区间进行有效延拓,以消除初始动力响应信息区间边界处吉布斯现象的影响.对延拓后的信息区间分别通过小波变换,通过小波细节信息的振荡识别刚度突变处的损伤.本文算例的分析结果验证了该方法法在识别格构式塔结构刚度突变处损伤的有效性.     

基于动力指纹和Bayes数据融合的桥梁损伤识别

受测量噪声的影响,采用单一指标评价桥梁安全容易产生误判,因此提出一种基于Bayes理论的桥梁损伤识别方法.该方法将识别过程分解为损伤定位识别与损伤定量识别两部分,首先采用Bayes公式融合归一化的动力指纹,进行损伤位置识别,进而提取损伤处的动力指纹构建Bayes网络,计算各节点的条件概率,从而识别损伤程度.通过简支梁数值模拟验证了该方法具有良好的抗噪性,尤其能够对小损伤准确定位,对程度差别小的损伤准确分类.     

框架结构损伤识别的两步法

直接将框架结构的损伤定义在梁柱构件上,提出了一种识别一般框架损伤参数的动力方法,该方法分两步进行：第1步,利用结构的前几阶动力模态,通过对代数特征值反问题中一定带宽矩阵的识别方法加以改造,识别框架楼层侧移刚度矩阵;第2步,应用线性归化方法,由所识别的结构刚度矩阵,识别框架梁柱的损伤,算例分析表明,这一方法是可行的。     

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.     

基于应变模态小波神经网络的结构损伤识别方法

以框架结构为研究对象,利用小波分析和神经网络理论,结合二者的优点,运用小波分析来确定框架结构的损伤位置,运用神经网络算法来识别损伤程度,给出了基于应变模态参数识别框架结构损伤的原理,建立了一种识别结构损伤的小波神经网络方法.通过建立基于振型模态和应变模态的损伤识别方法,分别对9种不同工况下框架的裂缝位置进行识别,并对比了这2种模态下损伤位置的识别效果.然后,分别对框架的振型模态和应变模态进行连续小波变换,获得2种模态参数下的小波系数模极大值.利用神经网络去模拟小波系数模极大值与损伤程度之间的非线性关系来识别结构的损伤程度,并对比了这2种模态下损伤程度的识别效果.数值分析结果表明,小波神经网络可以有效地识别出结构的损伤位置和损伤程度,基于应变模态的损伤识别方法具有更好的准确性.     

基于频响函数和PSO算法的结构损伤识别

为了验证粒子群算法(PSO)在结构损伤识别领域的有效性和可行性,提出了一种基于频响函数和粒子群算法的结构损伤识别方法。以单元刚度折减因子为优化变量,采用实测频响函数和计算频响函数的相关系数来构造粒子群算法的优化目标函数和适应度函数,通过该算法对IASC-ASCE SHM Benchmark结构损伤进行识别。结果表明,即使考虑一定测量噪声水平的影响,仍然能够将结构的损伤识别出来。     

基于静力位移数据的桥梁结构损伤识别方法

当前桥梁营运状态健康监测越来越受到重视,近十多年来国内外学者一直在寻找能适用于复杂结构的整体探伤评估方法,也使得结构的损伤识别在大跨度桥梁健康监测领域中成为一个研究热点[1]。本文在总结和研究当前国内外桥梁结构损伤识别理论的基础上,提出了一种基于静态位移测量数据结合有限元计算的结构损伤识别方法,与动力损伤指纹法相比,静态方法具有更高的识别精度和可操作性。数值模拟分析证明了该方法的有效性。     

基于GARCH效应和改进罚指标的时域非线性损伤识别

结构在服役期间可能会产生裂纹等损伤,裂纹的张开和闭合效应使损伤呈现出时域非线性特性.另外,基于时域模型的方法主要反映了刚度损伤引起相邻节点自由度处的特征改变,难以直接反映层间刚度的损伤信息.为了解决这些问题,提出了一种基于GARCH模型和改进罚指标的损伤识别方法.首先描述了GARCH模型的基本原理,并给出了GARCH模型的定阶方法和模型参数估计法.然后分析了时域非线性的双线性刚度特性,并提出了基于GARCH模型的非线性损伤识别原理和基于刚度的基本GARCH指标.最后利用罚函数原理,对层间刚度损伤提出了一种改进GARCH罚指标方法以提高识别可靠性.数值计算和实验研究结果表明,采用改进GARCH罚指标可以较好识别出结构非线性损伤,其识别效果要好于基本GARCH指标以及基于线性自回归模型和倒谱测距的方法.     

基于柔度差曲率的简支梁损伤识别方法

针对土木工程结构健康监测,介绍了基于模态参数的损伤识别方法,分析依据模态参数获取结构刚度和柔度的条件,说明从一些低阶模态参数就可以获得柔度矩阵的精确估计值.提出一种利用柔度差曲率进行损伤定位与定量的新方法,通过对简支梁在不同损伤情况下的数值模拟验证了该方法的有效性,结果显示该法简单易行,具有一定的工程适用性.     

根部连接刚度对旋转叶片振动特性的影响

以一个扭型、变截面旋转叶片为研究对象,基于ANSYS有限元软件,采用变厚度的壳单元建立了叶片的有限元模型,并与实体单元进行对比;通过二者的固有频率和振型来验证本建模方法的准确性.随后分析了在离心刚化、旋转软化效应和科氏力共同作用下,径向连接刚度对叶片动频特性的影响,以及在离心力和气动力共同作用下径向连接刚度对叶片幅频响应的影响.研究结果表明,较小的径向刚度会产生刚体振型,且响应主要集中在低频段;中等径向刚度会产生一些耦合振型,响应集中在高频段;大的径向刚度接近固支情况,响应幅值较前二者小.     

基于频率响应的悬臂工字型钢梁的结构损伤分析

基于结构动力学的基本理论,分析了悬臂工字型钢梁的振动模态特性,推导出结构损伤因子与损伤位置和损伤程度的函数关系.根据结构频率响应,运用频率平方变化比的方法进行结构损伤的初步检测与评估.应用ANSYS有限元分析软件对一悬臂工字型钢梁在11种工况下进行模拟计算,采用单元刚度折减来模拟结构损伤,并对工字型钢梁进行模型实验.     

局部非线性轴系振动稳态响应计算方法

对有非线性迟滞特性联轴器的船舶推进轴系振动稳态响应计算方法进行研究。在计入联轴器非线性动刚度和迟滞非线性阻尼的情况下,以ＧＬＭ法为基础,提出一种称为ＳＳＧＩＬＭ的方法,用于计算局部具有非线性动刚度和迟滞阻尼特性轴系的振动稳态响应。     

钢筋混凝土柱破损检验与评估的理论及试验研究

本文研究混凝土压弯曲构年的振动特性与静力特性的对应关系和混凝土结构破损评估的振动测试方法，在试验研究的基础上，提出了两端带弹簧的试验柱简化计算模型，并构造了简化模型边界支承刚度的识别方法；以实测频率为依据，提出了试验柱刚度识别的单参数法，并同时以静力数据和动力数据为依据，对试验柱的损伤进行了评估，得到了较为满意的结果。     

失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征分析

研究失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征可以为避险车道末端挡墙的应用和完善提供理论依据。首先基于LS-DYNA 软件建立了车辆-钢筋混凝土挡墙有限元模型,并且通过已有的落锤冲击钢筋混凝土梁试验的结果,对建立的有限元模型进行验证。然后采用正交试验方法对钢筋混凝土挡墙的参数进行了设计。最后进行车辆撞击钢筋混凝土挡墙的非线性有限元仿真,研究车辆的速度、撞击位置、撞击角度以及车辆前保险杠的刚度对钢筋混凝土挡墙的动力响应和损伤特征的影响。结果表明：车辆的速度、撞击角度、保险杠的刚度对于挡墙的动力学响应以及损伤程度均有显著影响,随着车速、撞击角度和保险杠刚度的增加,挡墙的损伤逐渐加剧;挡墙的损伤区域主要分为撞击区域和墙角区域,其中撞击区域的损伤较为严重,破坏形式为冲剪破坏,墙角区域的损伤较轻,破坏形式为剪切破坏。     

基于轮胎侧偏刚度变化率的车辆质心侧偏角融合估计算法

针对车辆在高速紧急避让工况下质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于轮胎侧偏刚度变化率的质心侧偏角融合估计算法。在车辆二自由度动力学模型的基础上,提出一种轮胎侧偏刚度估计方法,构建基于改进扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估计算法。根据质心侧偏角和车辆纵向、侧向加速度的关系,构建基于积分法的质心侧偏角估计算法;结合两种估计算法的特点,采用轮胎侧偏刚度的一阶微分表征车辆的非线性程度,设计了一种适用于不同车辆动态特性及路面条件的融合估计算法。Carsim/Simulink联合仿真结果表明,该融合估计算法在不同的车辆动态特性和不同路面条件下具有良好的估计精度和实时性,对传感器信号的噪声、误差鲁棒性强。     

汽车侧碰传感器安装点频响分析与试验

本文针对某轿车的侧面安全气囊有时产生误爆的现象,对其侧面碰撞传感器安装点附近的钢板结构进行了有限元分析,分别应用理论分析和试验得到了安装点的振动加速度频响曲线。经与侧碰传感器安装点动态特性的要求曲线对比,发现其安装点的频率响应在300~500 Hz区间的横向频响幅值超标。于是对侧碰传感器的安装位置进行了改进,提高了安装点钢板结构的刚度。再次对其进行频响分析和试验,其频响特性满足了要求。经道路试验,消除了侧面气囊误爆现象。本文对于研究和设计汽车安全气囊及其控制技术具有一定参考意义。     

高速铁路钢箱梁—钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁—钢管混凝土拱组合结构为例,采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型,研究了该桥的动力特性;探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响。通过研究,得到了一些规律性的结论,为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴。     

基于振动信号降噪的钢板件损伤定位

为了实现汽车船舶等行业中钢板件的结构健康监测,针对冲击、碰撞损伤发生时的振动信号,提出了一种结合小波包阈值降噪(WPT)和集合经验模态分解(EEMD)降噪的方法来提高损伤源的定位精度。首先,设计了动态环境下钢板件的冲击损伤试验系统并进行实验方案设计,采集了损伤时刻数据;其次,通过对损伤信号进行WPT-EEMD降噪有效提高信噪比,并利用阈值检测获得信号到达各传感器的时间;最后,基于延时叠加算法,完成了钢板件中损伤区域的定位成像。实验结果表明,该方法可在动态环境下有效定位出钢板件上冲击损伤发生的位置,为解决动态无损监测问题提供了思路。     

高速铁路地基刚度的合理取值范围

利用动力有限元 ,通过对地基的不同刚度值对轨底动应力、基床表层动应力衰减规律的研究 ,并结合已有的不同路堤高度和地基变形情况下的地基临界刚度值 ,提出了高速铁路地基刚度的合理取值范围