结构有限元模型的局部修正方法及应用

给出了一种结构有限元模型的局部修正方法，首先对具有误差的子结构有限元模型修正，即以质量矩阵和低阶实验固有频率为基础对其实测振型作正交性修正，用实验模态参数，依建模简化情况下对其简化部分刚度矩阵作局部修正。     

板结构裂纹损伤诊断研究

分析了板结构的裂纹损伤动力特性并研制了损伤诊断方法。首先以四边固支板结构为例进行裂纹损伤的动力特性分析,进而比较了裂纹损伤与局部损伤之间的联系与区别,以此为基础提出了裂纹损伤诊断的方法,并以一阶振型变化率为损伤标识量提出了裂纹损伤诊断步骤。最后应用提出的损伤诊断方法对含裂纹损伤的周边固支圆板结构进行了损伤诊断,结果显示该方法是有效的。     

基于振型导数的混凝土梁损伤识别方法

基于弯曲梁横向振动理论,得到常数因子a4,它是振型的四阶导数与振型的比值.不同区域常数因子a4的不同意味着局部刚度的改变,局部刚度的改变意味损伤的存在,因此可将常数因子a4可以作为损伤指标.运用ANSYS软件对局部损伤的钢筋混凝土梁进行数值仿真,得到前四阶模态振型,然后进行数值分析.结果表明,基于振型导数的损伤指标可以对混凝土结构进行损伤定位和损伤程度的识别.     

多层大跨度蜂窝型钢网格盒式结构动力分析

为研究多层大跨度蜂窝型钢网格盒式结构的动力特性,基于ANSYA有限元软件,计算结构各阶频率和振型;分析层高、楼板刚度和密柱刚度对盒式结构频率的影响。分析结果表明,盒式结构平面承载布置均匀合理,抗扭刚度大。低阶振型主要为结构平动和扭转,高阶振型主要为楼板的竖向振动。层高主要影响盒式结构低阶频率;楼板刚度主要影响高阶频率;密柱刚度既影响低阶频率也影响高阶频率,但对低阶频率的影响较大,分析结果可为工程设计提供参考。     

基于小波分析和遗传算法的结构损伤诊断

提出了小波-遗传算法的概念,建立了一种既能识别结构损伤位置、又能确定损伤程度的小波-遗传算法。首先,以有限元分析求解损伤结构振型模态为基础,用db1小波做连续小波变换,由小波系数模极大值识别损伤的位置。然后,以单元刚度的折减系数为遗传算法的优化变量,用振型和频率的误差函数加权来构造目标函数,并通过损伤位置的确定来简化目标函数的变量,再用遗传算法对目标函数进行优化,从而确定结构的损伤程度。通过对一简支梁进行数值模拟分析,计算结果表明,提出的方法不仅能够有效识别损伤的位置,而且能够准确识别损伤程度。     

基于修正模态的混合遗传算法结构损伤识别

采用模态参数对结构进行损伤识别时,测试模态参数包含的误差使识别结果受到影响,严重时甚至不能反映结构的实际破损情况.结构损伤检测可以作为一优化问题.为此提出一种基于修正测试模态的损伤识别方法,即将基于测试频率和修正后的测试振型组成的函数作为优化目标,由具有鲁棒性及易于处理非确定性信息能力的遗传算法和局部搜索算法组成的混合遗传算法作为优化工具.基于桁架的分析结果表明,即使在测试数据包含误差的情况下,采用该方法也能获得满意的识别结果.     

结构损伤识别的周期小波方法

通过对结构损伤前后模态特征的变化进行分析,利用损伤结构的位移振型函数构造出曲率振型函数γi(x),然后再在曲率振型函数的基础上提出一个用于探测和评定损伤程度的新指标———损伤因子r(x)=∑i∈Idγi2(x);基于小波分析的方法,对损伤因子进行周期小波变换,通过小波系数的取值范围提出了一种结构损伤定位和损伤程度的评估方法.数值仿真表明,这是一种行之有效的损伤识别方法.     

基于频响函数的梁结构群裂缝损伤检测研究

基于频响函数提出一种判定群裂缝损伤对梁结构性能影响程度的指标——损伤影响因子(λ).根据损伤因子的大小来评估梁结构损伤程度的变化情况.开展梁结构动力学试验,设置不同裂缝数量和深度组合下的损伤工况模拟损伤发展的过程,分析不同损伤工况对梁结构动力性能的影响.试验表明：群裂缝会减小梁结构的共振频率,增大梁结构的阻尼比和结构的动力响应,但对结构的低阶振型影响不大.同时,试验验证了损伤影响因子的有效性,揭示了损伤影响因子大小与损伤程度之间的正相关性.     

结构损伤识别的直接解析法

探讨一种损伤识别的方法——直接解析法.本方法从结构模态有限元算式出发,把频率和振型看作损伤参数的函数,经过泰勒展开获得频率、振型对损伤参数的一阶偏导数,然后构造以损伤参数为未知量的超定线代方程组,求解得到全部损伤参数值.进一步又提出本方法的自迭代修正,大幅度提高了识别精度.本方法可以同时识别出结构损伤的数量、位置和程度,并可识别任意多数量的损伤参数.通过对一个5层框架结构的数值模拟分析,验证了它的可行性.     

基于柔度矩阵的结构损伤识别方法

由于实际工程应用中高阶模态振型及频率较难测量,而柔度矩阵可以从低阶模态参数较精确获得,本文探讨了用柔度法对结构损伤进行识别与定位。通过对一简支梁的损伤数值模拟,采用低阶模态参数构建的柔度损伤标识量来进行损伤识别,计算结果表明:采用结构的柔度曲率对梁的损伤位置识别,既对损伤反应较敏感又可避免使用损伤前结构的模态参数;柔度曲率差值对结构损伤识别有较高的灵敏度,是较理想的损伤标识量。     

损伤检测的经验模态分解法

用经验模态分解法对几种典型信号的特征进行分析.首先分解出内在模态函数分量,再对模态函数进行希尔伯特变换,得到时频图,由模态分量中突变点的位置来识别损伤发生的时间,而由时频图识别频率的变化.对一单自由度系统在刚度突变和累积疲劳引起的缓慢变化两种情况进行了分析,根据时频图中频率的变化识别出刚度发生突变的时刻及刚度变化的过程和损伤程度.结果表明经验模态分解法是进行损伤检测和时变参数识别比较理想的方法之一.     

叠合板式剪力墙地震破损指标计算模型分析

为对叠合混凝土墙板进行较为系统的分析研究,并为编制地方行业标准提供可靠的科学依据,进行了在低周反复荷载下的叠合板式剪力墙和普通剪力墙对比试验研究.较系统地分析了结构的破坏形态、延性、刚度、耗能等,并采用基于刚度的破损指标和基于位移及耗能的破损指标的计算模型对构件进行了计算分析比较,计算结果与试验现象吻合良好.基于刚度的破损指标计算较为简便,可优先考虑使用.     

基于广义局部曲率模态信息熵和BP神经网络的结构损伤识别方法

针对曲率模态对振型节点较不敏感且无法定量估计损伤的问题,在广义局部信息熵的基础上引入曲率模态,推导出广义局部曲率模态信息熵的公式,并建立相应的损伤指标.利用有限元软件Midas civil建立一简支梁桥损伤模型,提取并处理该简支梁的动力参数,将一阶曲率模态和广义局部曲率模态信息熵分别作为神经网络的输入参数,对损伤进行识...     

基于小波分析的弹性板损伤识别

以含有损伤的四边简支矩形板为研究对象,采用等效刚度代替板内损伤带的刚度,建立了含有多条损伤带的弹性板有限元模型.运用有限元法分析板的振动特性,由Lanczos法计算得到沿板边两个方向的转角模态.通过对板的转角模态进行db1连续小波变换,利用小波系数模极大值点判断板内损伤带的位置,给出了一种识别弹性板损伤的方法.通过对一含3条损伤带的四边简支矩形板进行损伤识别,验证了方法的有效性.     

胶合木-混凝土混合结构动力特性研究

现代木结构的动力特性还有待进一步研究。根据一次地震模拟振动台试验,采集了三层缩尺胶合木-混凝土竖向混合结构地震响应的原始振动数据。经过分析和处理后,使用传递函数法得到了结构的前三阶动力特性。结果表明,结构阻尼比在2%~10%之间,且随结构损伤积累增加而增大,结构频率随刚度退化而下降。刚度比较大的混合结构振动主要表现为一阶振型,且上下层连接良好,协同工作能力较强。     

采用解析模态分解和小波变换的损伤识别方法

针对希尔伯特-黄变换(HHT)在信号处理中存在的模态混叠现象,引入解析模态分解定理(AMD)提取时变结构响应的一阶本征函数,并构建一阶本征函数能量比指标识别结构的损伤位置.从损伤位置处的响应信号出发,引入连续小波变换和时间窗思想,提出一阶本征函数小波能量变化率指标来预测结构的损伤演化过程.通过一个刚度突变和线性变化的三层剪切型结构数值算例,对一阶本征函数能量比和一阶本征函数小波能量变化率指标进行验证.结果表明:所提出的指标能够有效识别结构的损伤位置和损伤时间.     

基于小波变换的钢桁梁桥损伤识别数值分析

为了验证基于曲率模态理论和小波变换相结合的损伤识别方法在桥梁结构监测中的适用性,采用SAP2000软件创建钢桁梁桥有限元分析模型.通过调整节点处单元弹性模量的方法改变节点的连接刚度,并模拟节点的不同损伤工况,然后对结构的模态振型进行曲率模态计算.在Matlab软件中应用Bior3.9小波函数编程,提取曲率模态信号的小波变换系数得到损伤指标D值,根据小波变换模极大值法对桥梁节点进行损伤识别.研究结果表明,该方法能够较好地识别出损伤节点的位置,并且损伤指标会随着损伤程度的提高而增大,为钢桁梁桥的损伤检测和健康监测提供了一定的参考和借鉴.     

基于CQGA-LSSVM的桥式起重机主梁损伤识别

针对桥式起重机在使用中存在主梁损伤等结构问题,引入刚度变化指标将主梁的损伤识别问题转化为桥起主梁局部刚度的计算,并采用云量子遗传算法对最小二乘支持向量机中最佳模型参数进行优化调整,二者结合实现了对主梁的损伤识别.实验结果表明:所提改进方法无论是针对主梁单损伤还是多损伤,均可精确完成主梁损伤定位及损伤程度预测,并具有较好的抗噪性,是一种准确、有效的结构损伤识别方法.