混凝土梁板类构件边界条件识别与研究

采用动力学方法进行结构损伤诊断和参数识别时,结构的边界条件对其动力性能有较大的影响,为模拟实验条件,提出了合理的假定,并在此基础上,分析采用牛顿法和遗传算法对混凝土梁板类构件的边界参数进行了识别,正确地描述了边界条件,最后比较了两种方法各自的优缺点。     

斜拉桥结构施工状态下连续小波变换损伤识别方法

以在建的广东李家沙特大斜拉桥为工程背景,选取双悬臂施工状态下的结构为分析对象,利用MI-DAS软件分析获得结构的各阶振动模态,将之作为输入信号导入MATLAB中,进行Gaussian小波变换用于结构损伤识别.对不同位置与程度结构损伤的识别效果进行了讨论,对各阶模态及各类型模态的损伤识别效果进行了比较,并考虑了随机噪声的影响.研究结果表明,曲率模态对结构损伤较为敏感,损伤识别的效果较好.另外,损伤识别效果受一定边界条件的影响.但总的来说,曲率模态的连续小波变换信号能够快速、可靠地识别出施工过程中结构的损伤位置与损伤程度.     

基于脉冲响应函数和虚拟脉冲响应函数的挡土墙结构损伤诊断

为了诊断挡墙结构的损伤,基于脉冲响应函数及虚拟脉冲响应函数创建损伤特征向量谱、提出损伤识别指标。基于损伤特征向量谱和损伤指标,提出了一种用于挡墙结构的损伤诊断方法。为了验证该损伤诊断方法的可行性和有效性,对某桩板式挡墙进行了脉冲激励和环境激励下的振动测试,通过损伤特征向量谱和损伤指标诊断其损伤。试验结果表明:基于损伤特征向量谱可敏感判别挡墙损伤状态,通过损伤指标走势曲面图可有效诊断挡墙损伤位置,通过损伤指标与损伤程度间的定量关系可定量识别挡墙损伤程度。受激励影响,脉冲激励下基于脉冲响应函数的损伤指标稳定性相对较差,而环境激励下基于虚拟脉冲响应函数的损伤指标稳定性相对较强。     

基于温度效应的桥梁结构模型非线性边界条件参数识别

超静定桥梁结构的温度作用效应会导致桥梁支座变形过大甚至破坏等损伤,从而使桥梁结构支座等局部构件进入非线性.而桥梁结构的温度效应本身又与其刚度和支座边界条件密切相关,因此在进行桥梁结构温度效应的模拟分析中,需要确定桥梁结构的非线性边界条件的参数,从而建立温度效应分析的可靠模型.通过对不同温度模式作用下的具有非线性平动和转动边界条件的梁式结构的温度效应分析,揭示了非线性边界条件参数与结构位移和应变温度效应的关系,并依此建立基于温度作用效应的优化目标函数,通过基于函数梯度的优化算法来实现非线性边界条件参数的识别.根据一座系杆拱桥的实测数据,验证了基于温度效应的边界条件参数识别方法的有效性.     

遗传算法在结构损伤模式识别中的应用

研究了遗传算法在结构损伤诊断中的应用。将结构的损伤诊断问题等价为结构的损伤模式的识别问题,并应用遗传算法的全局搜索功能来实现损伤状态的优化识别。其中应用结构的第一阶振型变化率作为结构的损伤诊断标识量,从而减小遗传操作的种群规模,极大的提高了遗传算法的计算效率。四边固支板结构的单位置以及多位置损伤诊断算例说明了该方法是可行的,具有较高的识别精度。     

基于裂纹诱导弦挠度的梁裂纹损伤识别

基于裂纹诱导弦挠度函数的构造特征,研究了任意边界条件下的Euler-Bernoulli梁中裂纹的静力损伤识别方法.首先,将裂纹等效为线性扭转弹簧,得到了任意边界条件下裂纹Euler-Bernoulli梁静力弯曲挠度的解析通解;然后,证明了裂纹诱导弦挠度函数为分段三次多项式函数,并建立了基于挠度测量的、通过拟合裂纹诱导弦挠度函数识别裂纹位置和裂纹等效扭转弹簧柔度的数值方法;最后,数值验证了所提出的裂纹损伤识别方法的适用性和可靠性,考察了挠度测量误差、裂纹位置和深度等对损伤识别结果的影响.结果表明:裂纹位置的识别精度高于裂纹等效扭转弹簧柔度的识别精度,裂纹数量及裂纹识别区间的选取对裂纹损伤识别结果的影响有限,所提出识别方法具有较强的鲁棒性.     

基于曲率模态和神经网络的分步损伤识别法及其在桥梁结构中的应用

神经网络用于损伤识别遇到的最大问题就是训练样本数量的组合爆炸问题,单纯用神经网络进行损伤诊断有很大困难．提出了一种两步识别法来进行损伤诊断,即先采用结构的曲率模态,定义一个新的损伤指标,判断损伤位置,再利用BP神经网络精确识别损伤程度;运用两步识别法对一座混凝土连续刚构桥进行了损伤位置与损伤程度的识别．识别结果表明,对于2个单元和3个单元损伤的情况,分别只需16个和64个损伤样本就能取得满意的识别结果,大大减少了单纯利用神经网络进行损伤识别所需的损伤样本．     

斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法

从概率可靠度的角度出发,提出并发展了基于参数识别和假设检验的斜拉桥结构损伤识别方法.将正则化理论引入参数识别过程,综合利用蒙特卡罗方法和最优化理论识别结构的主要参数并获得其概率分布特性,进而采用假设检验确定损伤的位置和程度,实现损伤的概率诊断.为验证方法的准确性和有效性,将其应用于斜拉桥的损伤识别问题,提出了斜拉索损伤识别的斜拉索索力指标,得出了有益的结论.     

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.     

利用压电导波层状管道结构的损伤识别

目的绘制层状管道结构导波的频散曲线,提出一种利用压电超声导波层状管道结构损伤识别方法.方法利用Navier方程及边界条件建立频散方程并进行数值求解,分别绘制出空管和充液两种情况下的导波频散曲线.为了验证理论分析结果,利用压电导波试验方法,对一个长2 m的层状空管和层状充液管道中的人工周向缺陷进行识别.结果导波的频散和衰减程度较弱的L(0,1)模态适合于层状充液管道中的损伤识别.随着导波频率的增加,频散效应逐渐增加,损伤识别能力也逐渐下降.对于充液管道,导波能量会通过液体中传播,降低损伤识别的精度.结论在对层状充液管道进行损伤识别时,应根据频散、衰减和导波结构等传播特性选取合适的纵向模态.利用压电导波进行层状管道结构损伤识别是十分有效的.     

基于特征灵敏度的Benchmark结构损伤诊断

为准确地评估结构的健康状况,提出了一种两阶段损伤诊断方法.引入柔度差值斜率的概念确定结构可能出现损伤单元的位置,采用基于二阶特征灵敏度的方法确定可能损伤单元的损伤程度.应用该方法对由国际结构控制协会与美国土木工程学会(IASC-ASCE)提出的健康监测Benchmark结构进行了分析.结果表明,两阶段损伤诊断方法能够准确地定出可能损伤单元的位置与损伤程度,识别结果与真实的损伤接近,说明该诊断方法是有效的.     

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.     

基于模态分析的发动机风扇叶片损伤诊断方法

结构故障诊断主要包括结构损伤识别、结构损伤定位、结构损伤程度的标定和评价三个方面内容。而频率、振型、频率和振型相结合的指标在结构故障诊断的三个方面各有优缺点。通过航空涡轮发动机风扇叶片建模,并在其上模拟出健康和损伤状态,选取频率、振型、频率和振型相结合的三类指标,借助ANSYS仿真与BP神经网络,验证了基于模态分析的发动机风扇叶片损伤诊断方法的可行性,并从数值上指出兼顾振型和频率的指标预测效果最优,也具有一定的工程实际意义。     

Benchmark模型结构两阶段损伤诊断

为准确地评估结构健康状况,提出了一种基于结构振动特性的两阶段损伤诊断方法。由归一化的损伤指标确定可能出现损伤的单元位置,采用二阶特征灵敏度分析法确定可能损伤单元的损伤程度。考虑3种对称损伤模式和1种非对称损伤模式,对由国际结构控制协会与美国土木工程学会(IA SC-A SCE)提出的健康监测B enchm ark模型结构第二阶段有斜撑的情况进行模拟分析。结果表明:该方法能够有效地识别出结构损伤单元的位置与严重程度。     

桥梁健康监测应用与研究现状

桥梁损伤诊断与健康监测是近年来国际上的研究热点 ,在实践方面 ,土木工程和航空航天工程、机械工程有明显的差别 ,比如桥梁结构以及其他大多数土木结构 ,尺寸大、质量重 ,具有较低的自然频率和振动水平 ,桥梁结构的动力响应极容易受到不可预见的环境状态、非结构构件等的影响 ,这些变化往往被误解为结构的损伤 ,这使得桥梁这类复杂结构的损伤评估具有极大的挑战性 .本文首先给出了结构健康监测系统的定义和基本构成 ,然后集中回顾和分析了如下几个方面的问题 :①损伤评估的室内实验和现场测试 ;②损伤检测方法的发展 ,包括 :(a)动力指纹分析和模式识别方法 ,(b)模型修正和系统识别方法 ,(c)神经网络方法 ;③传感器及其优化布置等 ,并比较和分析了各自方法的优点和不足 .文中还总结了健康监测和损伤识别在桥梁工程中的应用 ,指出桥梁健康监测的关键问题在于损伤的自动检测和诊断 ,这也是最困难的问题 ;最后展望了桥梁健康监测系统的研究和发展方向     

飞行过程中惯导系统的随机振动响应分析

用有限元方法建立某飞行器惯导系统动力学分析的计算模型。进行了该模型在自由状态与边界约束状态下的模态参数计算 ,以及基础激励下的随机振动响应分析。通过对橡胶减振器进行三维实体有限元建模 ,研究了橡胶减振器连接刚度和阻尼特性参数对惯导系统响应的影响 ,并将计算结果与试验数据进行了比较。     

基于非同质性特征和样条模型的道路识别算法

为了解决道路图像中光照变化、阴影遮挡、噪声、道路边界或标志线不连续等因素导致道路识别方法鲁棒性较差的问题,提出基于图像非同质性特征和几何模型的道路识别算法.该方法将计算得到的图像局部方差与不连续性特征进行融合获得图像的非同质性特征,并利用比例直方图法得到的阈值自适应地对上述结果二值化,然后用鲁棒M估计器估计样条拟合的最优控制点,进而用3点Catmull Rom样条拟合道路边界.仿真实验表明,所提算法具有较好的鲁棒性和自适应性.实地测试结果表明:在存在有少量局部阴影和道路标志线断续的情况下,正确识别率可达到95%以上.     

爆炸环境下车辆地板加速度对乘员小腿损伤的影响

通过给地板施加不同的加速度作为边界条件的方法,研究了加速度上升斜率、峰值、持续时间与小腿损伤之间的关系。首先建立了整车有限元模型;并通过整车爆炸试验验证了模型的准确性。然后验证了利用简化模型研究乘员小腿损伤的可行性;并探究了可以精确仿真小腿损伤的最简边界条件。最后通过改变加速度参数研究了加速度对小腿损伤的影响。结果表明,最简边界条件为至少获得乘员脚部和座椅安装点的加速度值;加速度的持续时间和峰值对乘员小腿损伤的影响较大。对整车爆炸试验操作与设计防护车辆底部结构有一定的指导意义。     

混凝土试样单轴压缩端面效应及破坏数值模拟

采用复合型界面损伤本构模型,数值模拟了不同端面约束条件下混凝土立方体试样的单轴压缩试验,分析了端面约束对试样变形特征和破坏过程的影响.考虑两种理想端面约束条件,以试样上、下端面垂直于加载方向的侧向变形完全不受试验机加载端头限制模拟光滑端面条件,以试样上、下端面侧向变形完全被限制模拟粗糙端面条件.数值结果表明,端面粗糙条件下得到的试样峰值应力高于光滑端面,对应的峰值应变也是如此;相比于光滑端面,端面粗糙条件下试样的应力-应变曲线所围面积较大,而且曲线峰后软化段表现出更好的延性;光滑端面条件下试样破坏的宏观表现形式为轴向劈裂,粗糙端面条件下则是以在试样上、下端部形成正倒相连的锥形为特征的破坏形式.数值模拟结果可在众多的试验结果中找到佐证.     

损伤弹性梁的静力学行为分析

根据损伤连续介质力学理论,建立了计及剪切变形效应的具有损伤的线弹性梁的静、动力学行为分析的数学模型.在平面静态情况下,对问题进行了解耦,得到了挠度、转角和损伤分别满足的微分方程,并得到了通解.在不同的边界条件下,得到了挠度、转角和损伤的解析表达式.作为数值算例,给出了在均布载荷作用下的挠度、转角和损伤曲线,考察了损伤对梁的力学行为的影响.