小波奇异性在钢结构损伤检测中的应用

根据小波奇异性检测理论,以应变能的损伤信号为结构损伤指标,分别以悬臂梁结构、平面桁架结构和空间网架结构为例进行数值模拟,将原始损伤信号和经过小波变换后的损伤信号进行对比,结果证明采用该方法不但对单一损伤而且对多损伤均能有效地识别出结构的损伤位置,表明了该方法的可靠性和实用性。     

基于静力测量数据的桥梁结构损伤定位研究

基于灰色理论的相关性分析方法将静态位移曲率置信因子SDCACi应用到大型桥梁结构的静力损伤识别中,通过该因子沿桥的横向节点、纵向节点的变化曲线实现了对桥梁结构损伤的准确定位.由识别结果可以证明:不论测量数据(用有限元仿真计算并加上了一个正态分布的随机扰动考虑测量误差)的多少,该方法对结构中的单损伤和多损伤都能进行准确的定位,因此该方法在大型结构及复杂结构的损伤识别中具有广阔的应用前景.     

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.     

时序与主成分分析的钢框架模型损伤识别研究

针对结构健康监测中基于时间序列分析实现损伤识别的问题,提出了一种利用AR模型的均方差根误差(RMSE)与主成分分析(PCA)的结构损伤识别方法.首先对加速度数据建立自回归AR模型,并求得模型的均方根误差.然后,采用主成分分析获取载荷矩阵,通过标准化处理后提出结构损伤特征指标并定位损伤发生的位置.为验证本文提出方法的可行性,对不同损伤工况下的钢框架模型进行了振动试验,利用该方法对各种损伤状况进行识别,识别结果与预设损伤情况相一致.结果表明,使用该方法可以充分利用大量实测数据,克服外界干扰因素所带来的影响,对于结构的损伤诊断具有较高的理论价值和实用价值.     

基于动力特性灵敏度解析代数算法的结构损伤识别:理论与数值分析

基于结构动力特性灵敏度解析解,建立了结构损伤方程组代数表达式,该损伤方程组通过矩阵运算实现,简洁紧凑,有效地避免模态截断问题.同时,基于经典的随机子空间模态算法(stochastic subspace method,SSI)实现结构损伤前与损伤后的模态参数识别.将结构损伤前后模态参数识别结果代入损伤方程组,可以检测出桥梁结构损伤的位置和损伤的程度,该方法无需迭代.利用简支梁桥算例对该模态参数识别方法和损伤识别方法进行了验证和分析.数值计算结果表明,在噪声水平较低地工况下,本文提出的方法对单损伤梁和多损伤梁均能实现损伤定位和损伤程度的判别,计算效率较高.     

基于轴向振动的结构损伤识别方法

在理论上推导悬臂梁轴向振动微分方程及其3种支座形式的解析解的基础上,提出了一种基于轴向振动的结构损伤识别方法.该方法以轴向振动的低阶模态振型的二阶导数为损伤指标,无需结构损伤前的完好动力指纹.该指标对结构损伤的位置和程度均很敏感,既能精确定位损伤,又能标定损伤程度,即在损伤位置将发生相反方向的突变,且突变幅度随损伤程度的增大而增大.最后对方钢管构件进行了试验,测试结果证明了该方法的可行性.     

基于残余力向量的结构损伤识别两步法

提出了一种基于残余力向量进行结构损伤识别的两步法.通过计算各单元体的损伤定位标准(DLAC)值来判定可能出现损伤的单元;采用刚度联系向量来代表单元体,使计算DLAC值简单,且计算量小.利用最佳逼近向量法来精确定位并计算损伤程度.为使该方法更具实用价值,将最佳逼近向量法从单个损伤推广至多个损伤的情况.算例表明,此方法仅需一阶模态参数便可有效进行损伤识别,因而合理可靠、精度高.     

基于结构测试的损伤诊断方法研究

从结构测试的角度论述了结构损伤诊断方法．该方法以结构测试为基础，将测试数据与模型分析结果进行综合分析比较，从中得到结构刚度等参数变化的信息，实现结构的损伤判别与定位定量分析．按测试方式的不同可分为基于静力测试的损伤诊断法、基于振动测试的损伤诊断法以及基于振动和静力综合测试的损伤诊断法．其中基于振动测试的损伤诊断法可进一步分为直接的系统识别方法、损伤指标法和有限元模型修正法．指出了损伤诊断方法的研究现况及存在问题，对今后研究的方向作了展望．     

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.     

结合静力测试与基频变化的PSO二阶段结构损伤识别

提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)的二阶段结构损伤识别方法。该方法利用实际结构测试中较为成熟且结果相对稳定、准确的静力位移及基频的变化为基础,通过损伤信号匹配技术以及PSO分别进行损伤初步定位及损伤最后定量。通过对平面桁架结构的数值模拟结果表明该方法对结构中的受损构件及其损伤程度能够做出正确高效的识别和判断。     

基于推倒分析的桥梁地震损伤评估模型与方法

推倒分析方法作为一种结构非线性一地震响应的近似计算方法,以其概念简明、操作简便、桶用图形方式直观地表达结构的抗震能力与需求等特点,正逐渐受到重视和推广A．Ghobarah提出利用两次推倒分析结果来计算多层建筑结构的操作指数,针对普通规则的桥梁结构,提出了推倒损伤模型的改进计算方法,该方法避免了非线性动力分析的繁琐,用简便的手段描述结构非线性特性,评价结构遭受不同地震烈度时的损伤程度,通过一座双柱式桥墩的计算分析表明,采用这种方法可以简单、合理、可靠地得出结构的损伤值。     

装备战损规律研究中的模糊损伤树分析方法

在装备战损规律研究中，战场损伤事件发生概率难以确定，传统的故障树理论很难给予解决。运用模糊集理论，把事件发生概率描述为一模糊数，研究了损伤树分析的模糊方法及其在某型履带式综合扫雷车战损规律研究中的应用，为其战损规律的研究提供了理论支持。     

Improved modal truncation error in the directly analytical method for damage identification of frame structures

<正>The damage identification is made by the numerical simulation analysis of a five-storey-and-two-span RC frame structure,using improved and unimproved direct analytical method respectively;and the fundamental equations were solved by the minimal least square method(viz.general inverse method).It demonstrates that the feasibility and the accuracy of the present approach were impoved significandy,compared with the result of unimproved damage identification.     

表面裂纹疲劳扩展的一种损伤力学方法

以核反应堆中压力容器和管道的破前漏（ＬＢＢ）分析为背景，从连续损伤力学的角度研究了压力容器和管道中环向和轴向半椭圆表面裂纹在循环载荷作用下的疲劳扩展问题。以标量损伤因子表征材料的疲劳损伤，由裂纹尖端的损伤演化导出了与Ｐａｒｉｓ公式形式相似的裂纹扩展方程，给出了Ｐａｒｉｓ公式的物理意义。由此发展了一种分析表面裂纹疲劳扩展过程中形状演化问题的损伤力学方法。     

基于ASCE SHM Benchmark模型的两阶段结构损伤识别方法

近年来,一种激励未知和输出部分已知条件下结构局部损伤识别的新方法得以提出,这种方法能基于子结构思想进行复杂结构的局部损伤识别,基于此方法,提出两阶段的损伤识别策略,并将其应用于第1阶段ASCE SHMbench-mark模型的case 4的4种损伤识别,以检验此方法的有效性.在第1阶段,提出8-DOF的损伤模型以进行损伤层的定位;第2阶段,利用子结构的思想,提出12-DOF的损伤模型,在包含损伤层的子结构中对损伤进行准确识别和定位.采用扩展卡尔曼方法对增广状态向量进行估计并使用最小二乘对未知激励进行递推,识别未知激励下的结构物理参数.损伤识别的结果显示,此方法能高精度地识别benchmark模型的各种损伤情形.     

古塔结构损伤的系统识别Ⅱ:应用

大多数系统识别方法并不能很好地解决实际工程所呈现的复杂性和随机性。本文的研究目的是提出可有效应用于实际工程、基于系统识别的损伤检测及估计方法。文中以兴福寺塔为例,讨论了古建筑结构损伤的特点;提出了根据满足规范要求的设计目标确定基准系统的方法,从而使系统识别技术在古建筑这样一类没有损伤前测试数据的实际工程的应用成为可能。实测频率和模坊数据被用来对结构参数的变化作出估计,采用论文Ⅰ提出的判别分析法和条件分布下的损伤程度估计方法对古塔损伤进行了识别,其结果是可以接受的。     

考虑腐蚀影响的钢结构轴压构件可靠度预后分析

针对腐蚀会严重影响结构的性能甚至使其崩塌失效这一事实,基于蒙特卡洛方法和Weibull模型提出了钢管轴压构件考虑腐蚀的时变可靠度预测方法.首先利用幂函数模型替代钢材的实际腐蚀过程计算腐蚀厚度,其次利用蒙特卡罗方法计算不同年限时的腐蚀钢管轴压构件的可靠度,同时依据Weibull模型提出钢管在腐蚀作用下的可靠度随时间变化预测曲线.最后通过实际算例验证了所提方法的有效性.结果表明:Weibull模型可以较好地模拟腐蚀影响下的可靠度随时间变化的模型;提出的时变可靠度曲线与理论值吻合较好;考虑腐蚀影响的可靠度值在一定年限以后将会小于目标可靠度.     

地震作用下大体积混凝土结构损伤发展估计

建议了一种地震荷载作用下混凝土结构损伤发展估计的思路和方法,通过混凝土结构在循环荷载作用下损伤演化特点的分析,推导出一种考虑组合效应的损伤演化方程.该方程反映了混凝土材料在复杂荷载作用下的多轴效应,形式简单便于数值实现.对实际工程动力损伤分析的结果表明,损伤理论更适用于混凝土结构的力学性能分析.     

基于遗传算法的二阶段结构损伤探测方法

为了有效地进行工程结构的损伤识别,提出了一种基于遗传算法的二阶段损伤探测方法.首先利用基于频率的多损伤定位准则和基于位移模态的多损伤定位准则分别计算出有关损伤的初步决策,然后利用信息融合技术中的证据理论方法,将两者的初步决策进行融合,从而获得较为精确的损伤位置估计,最后在已识别出的可能损伤单元的基础上,利用改进的遗传算法进行更精确的损伤位置和程度估计.数值仿真结果表明,采用证据理论进行融合可以获得较为精确的损伤位置估计,比单纯的多损伤定位准则识别效果更好,而采用改进的遗传算法则可以更为精确地判定损伤的程度,优于简单的遗传算法.     

基于集中质量法的纤维增强复合材料的损伤定位

研究了纤维增强复合材料的损伤定位方法，将其命名为“指数幂逼近-集中质量法”.首先，以纤维增强复合材料梁结构为例建立集中质量模型；然后通过理论求解获得未损伤梁的刚度矩阵，结合测试获得的固有频率和正则化的模态振型数据，获得梁结构损伤后的残差力向量，并将其作为关键定位指标；并基于指数幂思想对损伤梁结构的质量块数量进行划分，提出损伤位置逼近判定准则，确定一套规范的损伤定位流程.最后，对带有不同纤维断裂损伤的T300碳纤维/树脂基复合材料梁进行实例研究，研究发现本文提出的定位方法可有效辨识获得复合材料梁的损伤位置.