基于吊索振动测量与神经网络技术的悬索桥损伤识别方法

为提高对悬索桥损伤结构的测量精度,提出将吊索张力指标和神经网络技术相结合对悬索桥结构损伤识别的方法.基于高精度三维有限元模型,模拟7种可能的损伤情况的定位.采用BP神经网络,以不同损伤程度下吊索张力指标作为神经网络的训练与测试输入,由神经网络的输出来指示损伤位置及程度.该方法的突出优点是只利用少量吊索的局部模态的基频,就可获得较好的识别结果.而对少量吊索局部模态的基频测量要比其他面向损伤检测的测量容易得多.因此,该方法具有重要的实用价值.     

考虑环境因素影响的悬索桥整体状态预警方法

基于长期监测数据并采用主成分分析方法建立了润扬大桥悬索桥实测模态频率的环境条件归一化方法,有效地分离了环境因素变化对模态频率的影响,并在此基础上联合应用欧氏距离判别函数和假设检验方法识别模态频率的异常变化.分析表明,该方法可以识别出悬索桥模态频率0.1%的异常变化,具有较强的损伤敏感性,并且不需要监测环境因素变量,适用于悬索桥结构的在线监测与预警.此外,实测分析表明,悬索桥整体状态预警应选择非线性主成分分析方法并采用高阶模态频率作为监测参数.     

空间钢框架支撑结构损伤定位分析

提出了一种基于结构振动特性的损伤指标定位方法,对一空间复杂模型结构进行模拟损伤定位分析,考虑了2种损伤状态7种损伤模式,采用环境激励方式,利用有限的测试信息对不同的损伤模式进行分析,结果表明,将损伤指标同结构自身特性、识别的模态参数结合起来综合考虑,能够对空间复杂结构可能损伤的位置给出合理的估计．     

改进的NExT-ERA时域模态识别法的误差分析

为进行结构损伤识别,用时域模态识别的NExT-ERA法,从脉动激励和测量噪声下有限时长和时间间隔的结构反应中提取高精度模态参数。改进的相关函数估计公式可消除传统相关估计引起的模态参数误差;利用稳定图对不同系统的阶进行识别,以减小系统定阶误差并选择高精度模态;根据Hankel阵奇异向量、奇值和模态参数的对应关系,分析时域模态识别误差的规律和影响因素。用某三自由度框架和主跨1 650 m的西堠门悬索桥模型验证有效。     

基于试验模态分析的单损伤检测

以悬臂梁作为研究对象,对其正常状态以及不同损伤状态进行模态测试.采用了频响函数和固有频率作为结构损伤参数来判定损伤位置与损伤程度,并就这两种不同的损伤参数的敏感性进行了对比.结果表明,以频响函数的变化对结构损伤进行识别是新的有效可行的方法.     

基于测试频率的损伤定位技术及其有效性的检验

探讨了基于测试频率平方变化比的损伤定位方法,对1个压力管道结构进行了单元损伤状态下的有限元模态分析,同时用形状记忆聚合物(SMP)材料制作了该结构的损伤可控单元,以电加热的方式控制其刚度变化,模拟了结构出现损伤的情形,并具体应用于模态测试实验中.有限元数值模拟和模型实验结果均表明结构频率的平方变化比是损伤位置和损伤程度的函数,据此可构建结构的安全信息库,对工作中的结构进行实时状态监测,将采集到的结构模态信息与信息库中的数据相比较,实现结构状态实时监测与损伤定位,进而可采取应对措施.     

基于模态对比的简支梁桥损伤识别

利用ANSYS建立简支梁完好和不同损伤情况的有限元模型,并对其进行模态分析和不同损伤情况的模态结果对比。损伤梁体的固有频率与完好时相比会有所下降;简支梁出现损伤时,同一损伤位置对不同阶振型会产生不同程度的影响。基于此,可建立桥梁完好时与多种损伤情况的模态数据库,可成为桥梁健康监测的一种方法或依据。     

改进的NExT-ERA时域模态识别法的误差分析

为进行结构损伤识别,用时域模态识别的NExT-ERA法,从脉动激励和测量噪声下有限时长和时间间隔的结构反应中提取高精度模态参数。由时长较短的反应求传统相关估计会引起模态参数误差,改进的相关函数估计公式可消除该误差;利用稳定图对不同系统的阶识别的模态参数的均值和标准差,以减小系统定阶误差并选择高精度模态;根据Hankel阵奇异向量、奇值和模态参数的对应关系,分析时域模态识别误差的规律和影响因素。用某三自由度框架和主跨1650m的西堠门悬索桥模型验证有效。     

基于振动模态分量的结构损伤定位方法

三维实体结构振动时,结构上的任一点在三维空间各个方向均产生位移分量,振动模态也包含各个方向的模态分量.当结构损伤时这些模态分量会发生变化,但对损伤的敏感程度是不同的.基于这一特点,提出位移模态分量变化率、应变模态分量变化率和第一阶模态下的轴向位移差变化率3种针对三维实体结构的损伤标识量,并通过算例对损伤位置和损伤程度与3种标识量的关系进行计算分析,研究3种标识量对损伤位置的敏感程度.计算实例表明,3种结构损伤标识量都在损伤部位出现尖峰,可以用于损伤定位.3种损伤标识量中,位移模态分量变化率较小,对损伤的敏感程度不高;应变模态分量变化率较大,对损伤的敏感性较高;第一阶模态下的轴向位移差变化率最大,对损伤最敏感.     

基于模态柔度理论的结构损伤诊断试验研究

利用多参考点脉冲锤击法的输入输出动力信号获取结构的模态柔度,可以对结构进行损伤识别,设计了一根钢筋混凝土简支梁和一块钢-混凝土组合板的静动力试验.对不同损伤状态下的简支梁和组合板进行了动力测试,得到其模态柔度矩阵,并用来预测结构在荷载作用下的位移.简支梁试验结果表明,随着损伤程度的加深,结构自振频率降低,阻尼比增大,柔度增大,但自振频率只能判断结构损伤的出现,模态柔度则能够综合全面地反映钢筋混凝土简支梁结构的损伤位置和损伤程度.组合板试验表明,在线弹性状态下,动力测试与静力测试获得的模态柔度矩阵相差很小.设计了支座刚度变化、连接件损伤和横向支撑破坏这3种损伤工况,并用这3种工况来模拟实际桥梁结构可能出现的损伤状况.通过对比结构损伤前后的模态柔度位移信息,成功实现了组合板的损伤识别.     

高层混合结构地震整体损伤指标研究

首先基于模态参数,给出高层混合结构在四个损伤状态下的最终软化指标;然后用非线性分析软件CANNY对9个不同结构参数高层混合结构模型进行了近500次不同地震动作用下的非线性时程分析,建立了最大层间位移角与最终软化指标及结构参数之间的关系,以及最大层间位移角和最大总位移角之间的关系;并结合Pushover分析,提出了高层混合结构基于变形和能量的双参数损伤指标,最后通过一高层混合结构的模拟地震振动台试验对建议的各损伤指标量化值进行了验证.     

基于小波神经网络的框架结构损伤识别

以含损伤的框架结构为研究对象,对损伤位置和损伤程度进行识别。运用有限元分析原理,采用Lanczos法得到框架结构的转角模态,对其转角模态进行连续小波变换可以得到结构的小波系数,再由小波系数模极大值确定损伤的位置。以损伤后结构的固有频率作为神经网络输入参数构造神经网络,从而实现对框架结构损伤程度的识别。通过对一平面框架结构的损伤识别计算分析,验证了方法的有效性。     

钢筋混凝土结构建筑群震害快速预测方法

为对地震灾后的建筑物进行快速灾害评价与预测,建立了钢筋混凝土框架结构的震害类比预测方法.通过灰色关联度分析,选取对混凝土框架结构抗震性能影响较大的5个影响因子,基于结构薄弱层层间位移角的统计分析,得到各抗震性能影响因子的属性值;再通过熵权法计算各震害影响因子的权重;最后应用相似度加权计算公式计算不同混凝土框架结构的相似度,从而对群体混凝土框架结构的震害进行快速评估.为验证所提方法的有效性及可靠性,选取典型混凝土框架结构进行震害预测并与有限元分析结果进行比较.所提方法仅需从房屋普查资料中获取主要影响因子的信息,即可对钢筋混凝土结构群体进行快速、准确的震害预测.     

基于曲率模态识别桥梁结构损伤的机理分析

阐述了曲率模态参数的特性,从有限元动力响应基本原理出发,分析了曲率模态用于识别桥梁结构损伤的机理,说明了曲率模态是一类对结构局部变化有敏感性的动力学参数,对于进一步在实际工程中识别桥梁结构损伤行为具有重要的指导意义.     

高耸结构建造阶段环境振动测试与模态分析

以建造阶段的广州新电视塔为研究背景,详细介绍了在一般风荷载激励下,对其进行的一次环境振动测试,然后用频域法和时域法两种不同的方法识别出了在测试阶段电视塔的前十阶模态频率及相应的振型和阻尼比,并与SAP2000有限元模型的计算结果进行了比较。结果表明本次频率的测试值和理论值低阶模态频率符合得很好,但高阶存在一定的差异。表明此次环境振动测试结果可以用来修正电视塔的初始有限元模型,从而为今后的健康监测和损伤检测提供较精确的基准模型。     

基于影像及小波变换的桥梁损伤识别

桥梁损伤定位和定量分析是桥梁健康监测的难点，为提高桥梁结构损伤位置识别的精度及准确性，本文利用位移模态对结构局部损伤的敏感特性，提出基于影像和小波变换的桥梁损伤识别新方法，通过工业相机获取悬臂梁振动形态，利用模版匹配方法提取结构动态位移响应及模态参数，对位移模态进行小波变换，建立小波系数平方差的损伤指标识别结构损伤位置。通过室内悬臂竖梁振动实验，对全域测点的振动衰减信号快速傅里叶变换成功获取了结构的模态振型，与数值模拟结果比较表明试验获得一阶固有频率最大误差为2.202%，二阶固有频率最大误差为3.182%，表明本文方法用于结构位移测量的可行性以及测量精度的可靠性；在此基础上利用小波系数平方差的明显突峰特性可准确识别结构单损伤、多损伤的存在，并能准确定位损伤位置。研究表明，该方法可以准确识别不同位置、不同程度的单损伤和多损伤，具有远距离、非接触、高精度、高效快捷、可多点监测提升振型空间分辨率等优点，为桥梁结构全域损伤识别提供了一种新方法。     

基于主元分析的网架结构损伤识别方法

提出了利用实测频响函数及主元分析进行网架损伤识别的方法.首先用网架动测得到的频响函数数据建立损伤识别矩阵,用主元分析方法对原始数据变量空间进行降维处理,利用包含原始数据信息最多的前几阶主元,作出多元控制图,进行损伤识别.该方法不需要模态参数,避免了由模态分析中的模态拟合误差所引起的损伤误判.为了验证所提出方法的可靠性,完成了一个足尺网架在不同损伤情况下的动测试验,分析结果表明,所提出的损伤识别方法可行、可靠,尤其对于噪声环境下和具有一定局部非线性的网架有良好的适应性.     

基于均布荷载面曲率的板类结构损伤定位研究

基于均布荷载面曲率方法对不同工况下的板类结构进行了损伤定位.该方法仅需要板结构损伤前和损伤后的前三阶模态频率和模态振型就可准确定位损伤位置.采用中心差分法构造了x和y方向的均布荷载面曲率,并成功地运用到板类结构的损伤定位中.数值模拟讨论了固定支承和三边固支时3种损伤情况下均布荷载面曲率方法的定位效果.研究发现:固定支承板中度面损伤时,均布荷载面曲率方法仅用第一阶模态数据就能有效定位损伤;而且均布荷载面曲率差值随着参与模态阶数的增加收敛得很快;轻度点损伤和多处损伤能够大致定位.