基于损伤应变模态的结构损伤识别直接指标法

目前应变类损伤指标大多只能损伤定位,个别方法可初步确定损伤程度,但普遍存在一弱点,即需同时利用损伤前后的模态参数,要得到损伤前的模态数据非常困难,该方法难以在土木工程中推广应用．文中提出基于损伤应变模态差分原理的损伤位置直接指标法ID、基于局域应变模态面积的损伤程度直接指标法IA,只需利用损伤后应变模态数据即能定位损伤、确定损伤程度．推导了损伤应变模态差分格式．建立了损伤位置直接指标、最优多项式完好应变模态曲线拟合、损伤程度直接指标数学模型．根据理论推导和数值仿真统计分析,提出损伤位置判定准则:(1)若某点的每阶指标值均最大,则该点有损伤;(2)若某点的某阶或多阶指标值越大,则该点损伤可能性越大;(3)对于某阶节点损伤,则可通过其余阶的指标值定位损伤．得出损伤程度直接指标具有以下4个特点:(1)随损伤程度增加呈单调递增趋势;(2)与损伤位置无关;(3)与应变模态阶数无关;(4)与是否归一化无关．     

基于间接测量法的盾构隧道损伤识别

为准确识别盾构隧道的损伤位置和损伤程度,将桥梁健康监测领域的研究热点间接测量法应用到盾构隧道结构中,提出一种基于双车加速度响应差灵敏度分析的盾构隧道损伤识别方法．首先,建立移动车辆和盾构隧道耦合振动模型,通过理论推导分析了采用间接测量法中的双车系统消除轨道粗糙度对车辆加速度响应不利影响的可行性;然后,推导了双车加速度响应差对损伤系数的灵敏度矩阵,构建双车加速度响应差灵敏度方程,采用稀疏正则化优化算法求解灵敏度方程识别损伤系数实现损伤识别．数值算例结果表明：本文方法可实现盾构隧道损伤的定位和定量,具有较好的噪声鲁棒性,采用较低的车速可以获得更好的损伤识别效果．     

利用动静力测量数据的桥梁结构损伤识别

提出了一种基于模型修正理论的结构损伤检测的方法．首先给出一种利用结构振动模态数据修正结构刚度的于结构算法,然后将这一方法推广为同时利用振动模态数据和静力位移量测值的损伤识别方法;运用缩阶的理论分析模型解决实测自由度不足的矛盾．以一悬臂梁的损伤仿真试验,验证这一方法的有效性．并考察将这一损伤识别技术运用于大型桥梁实时监测系统的可行性     

结构损伤识别的样条函数方法

结构参数识别方法是目前结构损伤识别领域中最有效的工具之一，在结构参数识别过程中引入样条函数方法，避免了传统有限元方法带来的庞大刚度矩阵的负面影响。从而提高了识别过程的计算稳定性及计算效率。算例表明识别结果能够应用于结构损伤部位及程度的判别。     

基于有限元法的钢筋混凝土结构损伤识别

结构损伤识别方法是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分,也是目前国际上工程界研究的热点问题,具有很强的工程背景和重要的实用价值。基于此,提出了一种基于可降阶有限元模型与自适应均方误差的损伤检测方法对线性结构和非线性结构进行损伤识别,同时通过试验数据来验证该方法对结构损伤预测的有效性。试验结果说明,该方法能有效识别钢筋混凝土结构的时变非线性参数,包括刚度,强度衰减量及结构的箍缩效应,给工程实践提供重要参考价值。     

面向缩聚模型的结构损伤识别研究

为了减少结构健康监测系统中传感器的数量,创新性地结合缩聚原理和自适应二次乘方和误差法提出了一种面向缩聚模型的结构损伤识别方法.根据模型缩聚原理对结构有限元模型进行了缩聚,依据缩聚后有限元模型、利用自适应二次乘方和误差法对结构参数进行了识别和追踪,从而实现了结构损伤的识别.对某一大型平面桁架结构进行了仿真,期间考虑了白噪声和地震波的影响;对某一悬臂梁结构进行了实验,以研究白噪声、正弦、拟El-Centro 3种激励下的6种情况.结果表明:所提方法只需使用少量的传感器便可精确地识别出结构中损伤的发生时刻和损伤的程度及位置,仿真结果的最大误差小于3%,实验结果的最大误差小于5%.     

基于结构动力响应的结构损伤识别

把单元刚度修正系数作为待识别参数 ,综合考虑了各结构参数对结构的影响 ,并运用条件优化方法对单元刚度修正系数进行计算 ,经过实例运算验证了其对结构损伤的敏感性和有效性     

基于结构解释模式的服役混凝土结构损伤识别

混凝土损伤的影响因素较多,采用结构解释模式(interpretative structural model,ISM)的系统分析方法进行服役混凝土结构损伤识别研究,科学判定既有混凝土结构的损伤程度及基本影响因素。根据引起混凝土损伤的因素,确定各因素间的二元关系,并以此为基础,由要素间的关系传递性,建立基于结构解释模式(ISM)的混凝土结构损伤识别的构思模型,并提取骨架矩阵,形成递阶结构模型,经过比较反馈、修正学习,分析给出混凝土结构损伤识别的基本影响因素。研究结果表明:结构损伤多因素的二元关系是进行损伤识别的基础,综合考虑系统中引起损伤的各因素之间的关系,利用图论中关联矩阵原理分析混凝土结构损伤,给出的结构损伤影响因素更为直接有效;由损伤识别模型归结出的基本影响因素与现行结构检测规范的基本项目基本一致。     

桥梁结构损伤识别技术的研究进展

桥梁结构的安全与健康状况关系着国家财产和人民生命的安全,然而桥梁垮塌事件屡屡发生,逐渐引起了社会和人民的高度重视和广泛关注。大部分桥梁结构垮塌事故源于对结构损伤地忽视,或者是缺乏有效的识别方法。因此,桥梁结构损伤识别方法的研究对确保桥梁结构安全与健康有极其重要的作用和意义。本文主要研究桥梁结构损伤识别方法的发展应用情况。     

基于振动的结构损伤识别

把单元刚度修正系数作为待识别参数，综合考虑了各结构参数对结构损伤的影响，并运用条件优化方法对单元刚度修正系数进行计算，计算了结构损伤时各单元的损伤因子，通过损伤因子即可对单元的损伤情况进行评估，经过实例运算验证了其对结构损伤的敏感性和有效性．     

结构灵敏度分析的解析方法

对基于有限单元法结构设计灵敏度分析的有限差分法,半解析法和解析法进行了评述,针对不同性质的设计变量,推导了杆件单元和块体等参单元设计灵敏度分析的解析公式,给出了解析求解劲度矩阵,荷载矩阵及单元内（应）力矩阵对设计变量导数的算法。算例表明,本文方法计算精度高,方法简单,计算工作量少。     

结构损伤识别的序贯辅助粒子滤波方法

提出一种非平稳动力系统突变参数识别的序贯辅助粒子滤波方法（SAPF方法）．该方法采用的重要抽样密度函数是一种依靠系统过去状态与系统最近观测量的联合密度函数，因此该方法具有较强的时域在线识别能力，比传统的粒子滤波方法更适合进行非平稳动力系统的参数识别．数值仿真结果证明了此方法在结构损伤在线识别中的有效性．     

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.     

基于时间序列模型的结构损伤识别方法

针对现有结构损伤识别方法中因模型参数物理意义不明确而导致的损伤信息遗漏等问题,提出一种基于时间序列模型的损伤识别方法.首先,推导了具有外部输入的自回归模型(ARX)的一般表达式,并通过联立多自由度体系运动方程建立了考虑结构动力特性的ARX模型.随后,运用该模型预测得到未损伤情况下的节点加速度时程序列,根据其与实测数据的差异程度构造表征结构损伤的参数,即损伤因子.最后,根据损伤因子数值大小与分布情况评估结构损伤状态.数值算例结果表明,该方法在较少的测量数据样本下,能够较好地识别单位置与多位置损伤,并可较为准确地判断损伤程度,同时识别结果受激振位置与测量噪声的影响较小.     

结构损伤识别的柔度差值曲率法

简支梁与悬臂梁的多个算例表明：结构损伤识别的柔度差值曲率法仅需低阶的模态参数即可获得很好的损伤识别精度,对于轻微损伤与多处同时损伤的识别也是灵敏可靠的.     

结构损伤识别中的模型缩聚问题

将逐级近似模型缩聚法用于工程结构损伤识别问题中。以一个平面桁架结构为算例,比较了残余力向量法在各级缩聚模型下的损伤识别结果。结果表明:无论对哪种缩聚方法,并非缩聚模型的级数越高损伤识别效果越好,采用逐级近似的GUYAN法时第二级缩聚模型识别精度最高,采用改进GUYAN递推缩聚法时第一级缩聚模型识别精度最好。分析了出现这种结果的深层次原因,指出了在模型缩聚逐级近似过程中存在的对结构损伤识别有利和不利的2种趋势,给出了良好的模型缩聚方法应该满足的2个条件。     

基于柔度矩阵法的结构损伤识别

针对工程结构的健康监测, 提出一种基于柔度矩阵法的损伤识别方法, 只需结构的低阶模态参数便可识别结构的损伤位置和程度, 克服了实际应用中高阶模态参数较难获得的缺陷, 并通过一个悬臂结构损伤识别的数值模拟验证了该方法的有效性.     

小波基带宽的变化对结构损伤识别的影响

分析了小波变换在结构损伤检测中的应用 ,证实选择具有不同带宽小波基对检测结果可起到关键性作用 .小波变换可以看作是一组带通滤波器 ,小波滤波器通过多尺度带通和自相关加强特性 ,对结构的动力信号进行实时检测 .利用灵活的多尺度带通小波滤波器组 ,对结构振动信号作滤波分析 ,结构所有的自然频率特性可以同时在时频空间出现 .通过观察不同带宽内振动信号的时频变化来判断结构损伤存在