混凝土梁结构损伤识别理论与试验研究

基于模态应变能理论,得到能用于混凝土梁结构损伤的识别指标.假定结构存在不同位置和不同程度的损伤,运用数值计算及试验所测数值结果,得到梁损伤前后的前五阶模态,然后再运用计算机软件编程计算结构的各单元的损伤指标.数值模拟及试验结果表明,损伤指标在损伤单元处的数值是最大的.因此,采用本文提出的损伤指标,对混凝土梁结构进行损伤定位识别是可行的.     

基于分级遗传算法的结构损伤识别方法

提出了一种基于遗传算法的利用不完整振动数据识别结构损伤的新方法，该方法首先扩展不完整的振型并利用单元能量熵差比确定结构损伤的大致位置，然后采用二级搜索策略，借助遗传算法确定结构损伤的程度，数值计算结果表明，当可能的损伤区域较大时，本方法较直接搜索策略更能有效地确定结构损伤的程度。     

基于模态应变能法识别混凝土梁结构损伤的数值及试验研究

基于模态应变能理论,得到能用于混凝土梁结构损伤的识别指标.假定结构存在不同位置和不同程度的损伤,运用数值计算及试验所测数值结果,得到梁损伤前后的前5阶模态,然后再运用Mathematics软件编程计算结构的各单元的损伤指标.数值模拟及试验结果表明,损伤指标在损伤单元处的数值是最大的.     

基于试验模态振型的结构损伤检测参数比较

结构在使用过程中,当受到外界环境变化(如腐蚀、疲劳、冲击、过载等)的影响时,容易产生损伤破坏.结构损伤会引起结构的几何形态或者材料性质产生变化.因此,无损检测技术对于确保结构的安全性、可靠性以及使用寿命有着至关重要的意义.结构损伤检测研究的主要方法是寻找到一种参数,它可以通过对测量得到的特征向量的变化值进行计算分析来获得.这种损伤敏感参数必须满足在损伤位置能够出现明显的"跳动"这个条件,从而可以判定损伤的位置以及程度.本文结合对悬臂梁的试验模态分析数据,对现有的两种基于模态振型的损伤识别方法进行了研究,并对这两种方法的可靠性进行了验证分析.     

基于振型参数的结构损伤检测研究

近年来对结构的损伤检测方法较多,本文利用有限元分析软件MSC/Patran&Nastran对简支梁结构进行模态分析。根据结构损伤前后的振型参数变化,用一阶振型比、振型曲率、振型曲率差和一阶振型曲率比等指标对结构进行了损伤检测的数值研究,分析结果表明几个指标对损伤比较敏感,对结构损伤检测具有一定参考价值。     

基于模态振型的简支梁损伤识别

相比结构的频率,振型反应的信息更加丰富.振型曲率是对结构损伤十分敏感的一个指标;利用简支梁结构损伤前后的1阶振型曲率差对其进行损伤识别,对损伤位置有较好的识别效果,而利用高阶振型无法进行识别;对于简支梁损伤程度,利用振型曲率差只能进行定性的识别,随着损伤程度的加深,图形突变增大.     

简支T梁损伤识别方法的研究

通过ANSYS建立混凝土简支T梁有限元模型,分析模型在不同损伤工况条件下,以柔度曲率差和动态响应二阶导数差这两种方法,对结构的损伤识别的效果;柔度曲率差在识别损伤的具体位置时精确性更高,但对未损伤位置的影响程度敏感性不大;动态响应二阶导数差对损伤程度灵敏度很高,但对具体位置的识别效果不是很好,因此将两种方法结合起来使用,可以更好地检测识别结构的损伤情况。     

钢管混凝土提篮拱损伤识别方法

为了对钢管混凝土提篮拱桥的损伤识别和诊断,建立了单圆管拱肋的空间有限元模型,并进行动力特性分析,利用空间曲线曲率模态差法对拱肋不同位置和不同程度的损伤工况进行识别和诊断。以一个钢管混凝土提篮拱桥作为算例,利用有限个测点和低阶振型对钢管混凝土拱肋不同位置和不同程度的损伤进行识别和诊断。研究结果表明:考虑空间效应的曲率模态差是提篮式拱桥拱肋损伤识别的有效方法,能准确识别多处损伤的情况;利用空间曲线曲率模态差法在桥梁现场布置若干测点测量的各振型位移模态能达到损伤诊断的目的;提出用空间曲线曲率模态差的变化方程对拱肋的损伤程度进行识别和诊断,适合用在钢管混凝土拱桥的健康监测系统中;空间曲线曲率模态差法通过位移自由度的退化,适合对平行拱和连续梁桥进行损伤识别和评估,具有通用性。     

钢筋混凝土梁的损伤评估

基于刚度下降提出了一种混凝土损伤指标,可直接表示为应变的函数．建立了截面弯矩与截面变形及损伤与截面变形之间联系的一般公式,对简支梁在不同配筋和加载情况下进行全过程损伤分析,说明了本方法的可行性及其与实际现象的一致性．     

基于振型分解法的磁流变液夹层梁动力特性分析

为准确地模拟磁流变液夹层梁在不同磁场强度及作用位置下的振动特性,获得其阻尼变化规律,对于磁流变液复合结构的动力性能研究具有重要意义。通过ABAQUS的Frequency与Modal dynamics振型分解求解方法,研究了填充两种磁流变液的双层铝条夹层梁在不同条件磁场作用下的自由振动特性。结果表明:采用振型叠加法可以简单、有效地实现对磁流变液夹层梁构件自由振动过程的模拟;基于Cohesive单元构建的磁流变液阻尼计算方法能够准确地获取磁流变液夹层梁在自由振动过程中的模态及其运动状态;通过对模拟结果的分析,可将结构阻尼和材料阻尼分离,达到深入剖析试验结果的目的。该方法可用于磁流变液复合结构在不同激振条件下的动力响应的模拟分析。     

基于GRU算法的预应力混凝土梁声发射损伤识别

损伤识别是结构损伤演化全过程监控的基础.采集预应力混凝土梁加载破坏全过程的声发射信号,并在自适应去噪的基础上,利用门控循环单元神经网络,实现了预应力混凝土梁破坏阶段的识别.研究结果表明：门控循环单元神经网络可以较好地适配损伤识别任务,在理想状况下,其损伤阶段的识别准确率可逼近96%,但稳定性不佳;通过自适应去噪方法修正后,门控循环单元神经网络可获得高稳定性、高准确率的识别结果;通过去噪数据训练得到的神经网络模型,对带噪信号的损伤识别同样有效,其准确率主要受待测信号中的噪声占比控制.     

基于附加质量的梁损伤识别影响因素分析

为了提高基于附加质量的梁结构损伤识别精度,对附加质量影响因素进行了综合分析。根据梁结构损伤识别的附加质量法,建立梁结构有限元模型,并计算其损伤部位以及损伤程度,同时研究附加质量的大小、数目及位置对结构损伤识别的影响。在验证附加质量法对梁结构损伤识别有效性的基础上,采用不同的质量块附加在梁结构的不同位置进行损伤识别,由得到的损伤识别结果计算损伤识别误差。研究结果表明:附加质量后损伤识别精度有较大提升,有效降低了识别误差;随着损伤程度的增加,识别误差在逐渐增大,附加质量法对小损伤具有较好的识别效果;附加质量的大小和数目是提高梁结构损伤识别精度的主要因素,附加质量的位置对损伤识别结果的影响也不容忽视。     

预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁有限元分析

采用ANSYS软件,对不卸载时预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力变形性能进行了非线性有限元计算分析。计算中预应力采用升温法施加,初始损失利用单位生、死来实现。由对比可知:数值计算结果与试验结果吻合较好。通过对不同初始损伤量及碳纤维布加固量进行的扩展计算可知:初始损伤量对混凝土梁承载能力几乎无影响,增加碳纤维加固量能有效提高混凝土梁的承载能力。     

基于联合加权谱密度的结构振型频域识别方法

针对传统加权谱密度(WSD)法中加权函数指数因子选取不当导致模态振型识别精度降低的问题,建立了基于联合WSD的结构振型频域识别方法,提升了WSD方法的识别精度及适用范围。根据盲源分离与振型叠加法的相似性,采用WSD方法对结构振动信号进行解耦与分离;利用预设的多个加权密度矩阵构建三维张量加权谱,并采用平行因子2模型自适应选取加权函数指数因子;在此基础之上,引入最小谱方差评判准则进行评价,从而实现模态振型分离矩阵的精确估计。三自由度系统理论模型的模态振型识别结果表明:所提方法能准确获取各阶模态振型所对应的最优加权函数指数因子,针对结构模态振型的识别精度均优于传统频域分解法和二阶盲辨识方法,即使在数据较短、频谱毛刺严重时仍具有较高的识别精度,为建筑结构模态振型识别提供了一种新的识别算法。     

基于分数导数粘弹性模型的地基梁位移分析

基于分数导数理论、粘弹性理论建立了地基-梁的控制方程,并利用分数导数的性质得到了方程的解析解,分析了分数微分算子的阶数和地基梁的模量比对梁位移以及位移随时间变化规律的影响.研究表明分数微分算子的阶数和地基梁的模量比对地基梁的位移有较大的影响,采用经典粘弹性模型时不能很好地反映地基梁变形的长期效应.     

基于振型数据的蜂窝夹芯板损伤检测

以含有结构损伤的四边简支铝制蜂窝夹芯板为研究对象,采用锤击法模态实验提取损伤蜂窝夹芯板的振型数据,并针对蜂窝夹芯板上不同位置、不同程度的损伤,分别采用振型差值、曲率模态和高斯曲率模态三种损伤识别方法进行识别.结果表明：在四边简支铝制蜂窝夹芯板中存在损伤时,结构损伤位置处的振型差值比较明显,说明采用振型差值法对结构损伤进行识别可以准确判定损伤的位置,且在损伤位置准确判定后,可根据该位置已有的差值信息进行损伤程度判定.     

基于参数离散化的梁式桥损伤识别方法

针对梁式桥提出了一种基于参数离散化的损伤识别方法,并以结构动力指纹、实测位移、速度、结构刚度矩阵及其影响矩阵为变量,提出了全面损伤指标I1和精准损伤指标I2,通过数值模拟和实桥试验验证了该损伤识别方法的敏感性和抗噪性.结果表明,损伤指标I1和损伤指标I2均能有效实现梁式桥的损伤识别,且损伤指标I1具有更好的损伤敏感性和抗噪性,而损伤指标I2相对漏诊的可能性较低.在新沂河大桥损伤识别中,损伤指标I1能基本拟合梁式桥裂缝分布,较全面地反映出桥梁的损伤概况;而损伤指标I2对梁式桥中的重大损伤更为敏感,对于桥梁重大病害损伤识别的抗干扰性较高,能较准确反映桥梁结构的主要损伤.基于参数离散化的损伤识别方法可从本质上揭示梁式桥刚度损伤的数学形式,有效应用于梁式桥损伤识别中.     

损伤对板结构振型影响的研究

分析了板结构的局部损伤对结构的低阶以及高阶振型的影响。假设损伤后的低阶振型为原振型乘以修正函数,采用附加刚度描述结构局部刚度的下降,从连续振动方程推导修正函数的形式,并对修正函数进行分析。分析结果表明,板结构的一阶振型具有更好的损伤定位性能,适合应用于构造损伤标识量。