运用神经网络技术对悬臂结构损伤度检测的研究

文中主要阐述运用模态分析技术和神经网络方法结合进行损伤度检测的研究,用损伤后悬臂板刚度的衰减来定义损伤度,对已经测出损伤位置的悬臂板进行损伤度的检测,从而验证神经网络检测损伤度的正确性。     

CFRP加固不同损伤度钢筋砼梁的抗弯试验

通过8根碳纤维(CFRP)布加固补强钢筋混凝土梁的试验,研究了在不同损伤度情况下,不同碳纤维布用量对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响与作用,结果表明：碳纤维布加固可以显著提高所有梁的抗弯承载力,同时对于增强梁的抗弯刚度也有良好作用,只是加固前梁的损伤越大,相应梁的承载力则提高得越小,而且对于损伤较大的梁,在二次加载初期,碳纤维布加固后并不能有效地抑制初始裂缝的开展,增加碳纤维布的用量,可以进一步提高梁的抗弯承载力,同时也改变了梁的破坏形式,由碳纤维布的拉断破坏变成拉脱破坏。     

岩体损伤度的点荷载强度计算及分析

根据现场点荷载强度试验的统计结果和损伤力学原理,提出了一种新的岩体损伤度计算方法,即点荷载强度计算方法.为了验证该方法的可靠性和准确性以及这种方法计算的岩体损伤度与岩体完整性指数之间的关系,进行了一系列理论推导和现场岩体声波测试与实验室岩石声波测试.结果表明:该方法计算的损伤度与岩体完整性系数表现出很好的一致性,并且该方法计算的损伤度与巷道松动圈内岩体损伤度的变化趋势一致.实测值与理论值之间的误差都在7%以内,说明通过该方法计算岩体损伤度有较高的准确性和可靠性.     

连续宽箱组合梁桥混凝土桥面板的疲劳损伤度

以杭州九堡大桥北引桥工程为背景,在已知疲劳设计车辆荷载模型的基础上,利用有限元法计算了车辆荷载下组合梁桥桥面板局部钢筋的应力历程.根据预测交通量,采用雨流法,换算得到了桥面板钢筋的应力谱,并用累计损伤准则得到了钢筋的疲劳损伤.对各车道在车轮局部荷载作用下钢筋的等效应力幅进行了对比,找到了最不利的车道受力位置,并对重车比例对混凝土桥面板的疲劳损伤的影响进行了比较.分析结果表明:如果仅按照静力标准设计,连续宽箱组合梁桥桥面板在100年设计使用期内出现疲劳破坏的可能性很大,设计时应充分考虑疲劳的影响,慢车道位置的合理布置以及减少重车的比例对桥面板的疲劳性能有显著的提高.     

神经网络法在定量损伤识别研究中的应用

为了探索一种可能的结构损伤在线监测方法,使结构损伤动力识别的研究更具工程实际意义,以工程上常用的截面开口槽形梁为试件,用试验模态分析与神经网络法相结合的方法,研究了位移频响函数指标、应变频响函数指标和模态频率指标在结构损伤定量辨识中的灵敏性。结果证明了神经网络法与试验模态分析技术相结合检测结构损伤的可行性,并指出应变指标对损伤更敏感。此外,指出了对于具有复杂模态的结构无法获取模态的完善信息时,用有限个点、有限个方向的测量数据进行损伤识别是可行的。     

桥面铺装温度对正交异性钢桥面板疲劳的影响

通过带桥面铺装的正交异性钢桥面板足尺模型疲劳试验,实测了不同桥面铺装温度条件下钢桥面板的受力,分析了桥面铺装温度对钢桥面板疲劳损伤度的影响.结果表明:沥青混合料钢桥面铺装刚度随着温度升高迅速降低,导致铺装层下的正交异性钢桥面板受力迅速增加;在相同的荷载条件下,高温(55℃)条件下钢桥面板疲劳损伤度约为常温(10℃)的21倍.     

结构损伤的神经网络定位研究

利用神经网络技术对结构损伤定位进行了研究．用有限元模态分析技术对悬臂梁有、无损伤的情况分别进行了模拟,得到一系列频率变化数据,将这些数据与损伤位置关系作为δ规则下的ＥＢＰ网络学习样本,网络训练好后,取不同损伤位置的频率变化数据输入网络计算,推断损伤位置．发现推断损伤位置与实际损伤位置非常接近,从而证明了损伤前后的频率变化与损伤位置存在比较确定的映射关系,也说明了ＥＢＰ网络具有很强的自组织、自适应和自学习功能,说明了神经网络技术与解析模态分析技术相结合,用于结构损伤定位研究具有良好的前景     

刚性桥面板天然气管道悬索跨越结构力学性能

建立刚性桥面板天然气管道悬索跨越工程原型的有限元计算模型,并对有限元计算模型进行静力、模态和清管反应的有限元分析.结果表明:在成桥状态下,与设计资料对比,悬索跨越结构的整体位移曲线满足设计精度要求;天然气管道悬索跨越结构的前3阶模态均为平面内桥身的振动,直到第4阶才出现主缆的振动,在第6阶出现桥面板的平面外振动;清管球通过跨越结构时间为110,120 s的跨中竖向位移-清管球位置曲线发展完整,两个波峰和一个波谷并且整个的曲线形状同静力分析的形状大致相同;随着清管球经过全桥的时间不断减小,曲线发展得越来越不完整,第一个波谷出现的位置也不断地向坐标轴的右边推移,第二个波峰没有出现,其中通过时间为30,40 s的曲线甚至没有出现第一个波谷.     

机械结构的模态分析方法研究综述

模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法,是指通过计算或实验获得机构的固有频率、阻尼比和模态振型等模态参数的过程,是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。本文对模态分析的基本概念、研究目的、分类、分析方法、发展历程、发展现状和展望一一作了阐述。     

一种多次单输入多输出时间域模态分析方法的参数研究

系统地研究了一种多次单输入的空间一时间回归方法中的参数设置问题,给定了设定原则及数据,且形成了适于微机的软件.模拟计算结果显示了本算法的可行性和准确性.     

关于改进结构模态分析数学模型的研究

本文详细论述了当前国内外实验模态分析中广泛采用的模态参数识别的理论数学模型的不准确性,提出了一种精度较高的模态表达式,併作了算例。     

基于模态分析的高速卷绕头卡盘轴动态特性研究

针对高速卷绕头卷绕化纤丝饼直径为290～300mm时卡盘轴的振动问题,采用理论模态分析和实验模态分析方法分别获得卡盘轴的前四阶固有频率和模态振型,实验模态分析方法和理论模态分析的结果基本一致.证明理论模态分析的正确性,为优化卡盘轴的结构参数提供理论依据.     

基于计算机视觉的人脸检测系统的研究

研究了一种基于计算机视觉的人脸检测系统,它采用模块化硬件技术和图像处理软件,满足实时检测的要求,可以有效检测出人脸。为该系统设计了一种基于判别函数分类器、模糊算法及人工神经网络的组合式多级分类器,具有一定的学习能力,当待测人脸发生变化时,系统可根据人脸数据库对分类器进行训练,以适应相关的变化。实验结果验证了该方法的有效性。     

称重传感器蠕变误差检测装置机架动态特性研究

针对机架在传感器误差标定过程中存在的稳定性问题,采用有限元分析技术对机架预应力模态及谐响应动态特性进行了研究。采用CTAIA软件对机架进行三维建模,选用四边形网格结构,对三维模型进行了网格划分及局部加密处理。基于模态、谐响应分析理论,求解得到机架的固有频率和振型,结果表明:第3阶、第5阶和第6阶模态振动对机架与气缸连接部分影响最大。     

基于曲率模态和神经网络的结构损伤识别与仿真

探讨用曲率模态和神经网络对混凝土结构裂缝进行损伤识别和定位的方法.以一矩形截面悬臂梁为研究对象,通过完好结构和损伤结构的有限元分析,获得损伤标识量,输入Elman神经网络进行训练,以损伤位置和损伤程度作为网络的输出参数,进行单处损伤和多处损伤的定位研究.数值仿真结果表明,曲率模态振型对结构的损伤敏感,采用曲率模态和神经网络结合的方法可以同时确定结构损伤的存在、程度和位置,并且可以用于结构多处损伤的检测.该方法对于实际工程结构的损伤识别具有一定的指导意义.     

基于应变模态变化率的压力管道无损检测

模态分析被广泛应用于大型工程结构的无损检测中,用振动模态对压力管道进行损伤分析,可以根据压力管道的一维连续性制质和横截面积性质,把应变表示为位移振动模态的函数,采用变化率的方法进行损伤识别。应用这种方法对由于损伤而导致管道刚度轻微的变化进行数值模拟,可以明显检测出其损伤位置。     

GIS盆式绝缘子表面污秽模态分析检测方法研究

为探究气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)盆式绝缘子振动模态与表面污秽状况之间的关联关系,采用模态分析方法对盆式绝缘子表面污秽状况进行了检测分析。通过三维有限元软件进行了数值仿真,研究了污秽质量、面积、位置、材料特性对盆式绝缘子模态特性的影响,并在220kV GIS模型上进行盆式绝缘子的模态试验,对其表面污秽状况检测技术进行了相关研究。研究结果表明:污秽质量是影响盆式绝缘子模态特性的关键因素,污秽面积、位置、材料特性对其模态特性的影响较小;当盆式绝缘子表面污秽质量增加时,相关系数会明显减小,在2 000～3 000Hz信号频段,污秽累加值显著增加,2 000～4 000 Hz信号频段内污秽指数明显增大。本文的研究结果为GIS盆式绝缘子表面污秽状况的带电检测提供了一种可现场实施的方法。     

夹层桥面板的有限元分析

分别建立相同构造尺寸的普通正交异性钢桥面板和夹层桥面板有限元计算模型,并另外建立三种改变U型肋数量和间距的夹层桥面板计算模型,采取相同的边界条件,施加相同的荷载,以比较两种结构桥面板的总体受力性能.结果表明:当采取相同的构造尺寸时,夹层桥面板的刚度和承载力与普通正交异性钢桥面板相比得到了很大的提高;当两种桥面板获得的总体受力性能接近时,夹层桥面板可以大大减少加劲肋的数量.     

模态加速度法的实质及其与模态综合的关系

给出了模态加速度法新的表达方式,阐明模态加速度法比模态位移法收敛率高的实质.基于新的表达,本文证明了模态综合中自由子结构法和约束子结构法基本模态集的组成均源于模态加速度法.     

UHPC矮肋桥面板抗弯性能研究

为研究UHPC矮肋桥面板的抗弯性能并验证其在多跨大跨连续梁中的适用性,以滨州黄河大桥为背景,提出两种UHPC矮肋板方案（平均板厚分别为16.4 cm和14.3 cm）.首先建立实桥有限元模型,得到实际荷载作用下桥面板UHPC应力和栓钉剪力.接着,进行足尺抗弯试验,获得矮肋板从加载至破坏的过程中裂缝萌生与发展特征、荷载-位移曲线和应变分布规律等.试验表明,底部钢板的设置可以有效限制UHPC裂缝的发展,在钢板屈服前裂缝宽度呈线性发展;两种方案开裂应力分别为16.8 MPa和15.6 MPa,经过实桥有限元计算得到两种桥面板方案的纵向受力安全系数分别为2.2和1.5;钢板屈服后主裂缝迅速出现,最终桥面板纵肋受拉裂缝快速发展,顶面出现受压裂缝,认为试件破坏;然后,考虑UHPC材料受拉贡献,结合UHPC规范对结构抗弯承载能力进行验算,结果表明,当采用截面非线性方法并使用材料实际性能参数时,可以预测UHPC矮肋板的极限弯矩,计算值和试验值的比值分别为0.95和1.01.最终,对结构关键设计参数进行分析,结果表明,UHPC抗拉强度对极限弯矩的影响较小,增加钢板厚度是提高其极限弯矩的有效途径,窄而高的纵向加劲肋具有更高的受力效率.