基于交叉模型交叉模态法的损伤识别研究

损伤识别能判断结构是否损伤,并对危险进行提前预警,对避免灾难发生和减轻灾难后果具有重要作用,受到了人们越来越多的关注.交叉模型交叉模态法利用理论和试验模态进行损伤识别,具有物理意义明确、充分利用实测模态等诸多优点.介绍了交叉模型交叉模态法,分析了LANL实验室的一个八自由度结构,提出了一种优化存储方法,分别在完全模态和不完全模态情形下模拟了单一损伤和多重损伤工况,用实测数据验证了交叉模型交叉模态法的有效性,并利用实测模态频率和振型对结构的刚度矩阵进行了修正.     

基于三向振型变化率的空间刚架结构损伤识别

选取振型变化率作为标示量,对空间刚架进行结构损伤识别。应用ANSYS建立了空间刚架结构无损伤和有损伤的有限元模型,对空间刚架空间三向振型变化率进行计算。分析结果表明：一阶振型变化率能很好地对损伤位置进行识别,也能根据一阶振型变化率对损伤程度进行初步判断,为探索通过振型变化率识别空间刚架的结构损伤提供了一种可行的方法。     

环境激励下大跨度连续刚构桥动力分析模型修正

为了快速准确地对黄河某特大桥进行损伤识别,采用了一种环境激励状况下,基于优化理论的有限元模型修正方法.首先通过振动测试,利用环境激励下的功率谱峰值法,获得模态参数.使用ANSYS建立桥梁的参数化有限元模型,选取灵敏度高的刚度参数,根据最优化理论进行迭代修正,最终得到了黄河某特大桥有限元修正模型.通过对有限元模型进行动力特性分析,结果表明:修正后模型的模态特征值与实测值吻合度更好,前20阶主要振型的频率误差基本在2%以下,精度较高;修正后,桥梁混凝土整体弹性模量确定在每平方毫米340 000～370 000N之间,箱梁刚度分布基本符合现场的表观损伤调查结果.在正常通车情况下即可检测桥梁,无需交通管制,相对传统的人工激励方式,不会对桥梁构成额外伤害;利用现有的有限元软件ANSYS,不用计算繁琐的质量、刚度矩阵即可进行损伤识别,适合于大跨度连续刚构桥损伤识别的应用.     

基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别

为了有效地进行结构的损伤识别,提出了一种基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别方法。首先利用支持向量机为损伤裂缝指标、损伤位置与各阶频率和一阶振型建立函数关系,然后将利用该函数关系得到的频率和振型与实测频率和振型间的差异作为优化目标,进而实现结构的损伤识别。为提高损伤识别的精度,将优化目标转化为多目标优化问题,并利用所提出的灰色粒子群算法进行求解。实验结果表明,该方法在结构损伤识别中具有较好的效果。     

基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别

为了有效地进行结构的损伤识别,提出了一种基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别方法。首先利用支持向量机为损伤裂缝指标、损伤位置与各阶频率和一阶振型建立函数关系,然后将利用该函数关系得到的频率和振型与实测频率和振型间的差异作为优化目标,进而实现结构的损伤识别。为提高损伤识别的精度,将优化目标转化为多目标优化问题,并利用所提出的灰色粒子群算法进行求解。实验结果表明,该方法在结构损伤识别中具有较好的效果。     

基于优化设计理论的桥梁有限元模型修正

为改善桥梁有限元建模的精度,降低理论模型计算结果与实验结果之间的误差,采用模型修正技术对建立的初始有限元模型进行修正.利用桥梁模态参数识别结果,以频率残差和实测自由度上振型分量残差加权和最小为优化计算目标,无须振型扩阶,避免了由此引入误差的影响.依据工程经验对修正参数和频率变动施以约束条件,将有限元模型修正问题归结到约束优化问题.问题的求解采用基于梯度下降的优化迭代算法.仿真结果表明,经过修正后的有限元计算模型计算结果与实验结果非常接近.可以应用于动力实验模型修正.     

基于荷载试验数据修正桥梁结构有限元计算模型的研究

以浙江省长兴县上莘大桥为对象,采用一般方法建立桥梁分析的初始有限元计算模型,根据桥梁交工验收荷载试验采集的静、动载试验数据,通过建立考虑变形、频率及振型等静、动力信息的多目标函数对初始有限元模型进行修正,得到能够反映桥梁结构真实状况的基准有限元模型.修正后基准有限元模型计算结果与不同静载试验工况下实测数值、动载试验工况下实测振动频率、模态等响应结果进行了对比,结果表明:利用桥梁荷载试验实测数据对桥梁有限元计算模型修正后,有限元计算模型计算结果与荷载试验实测响应结果均能保持一致,利用荷载试验数据修正桥梁结构有限元计算模型是可行的.     

基于轴向振型差变化率的空间刚架结构损伤研究

通过结构动态特性参数对损伤位置和损伤程度的敏感性分析,提出以轴向振型差变化率为标示量的空间刚架损伤识别方法。应用ANSYS建立了空间刚架结构无损伤和有损伤的有限元模型,选取轴向振型差变化率作为损伤标示量进行结构损伤识别。结果表明：一阶轴向振型差变化率不但能很好地对单一或多个损伤的损伤位置进行识别,而且可以初步识别损伤程度。将此方法应用到实验刚架模型中,实现了对刚架损伤位置的识别。轴向振型差变化率具有敏感性高、回避空间振动方向性、减少工作量等优点,是一种较理想的空间刚架损伤标示量。     

基桩缺陷定量识别研究

针对低应变动测技术不能定量识别基桩缺陷的问题,利用频率摄动理论对基桩进行定量识别.首先定义损伤识别参数,然后将基桩振动理论与矩阵摄动理论相结合推出基桩缺陷定量识别公式,用优化法或筛选法对公式进行求解,得出损伤识别参数,从而可以确定损伤位置和损伤程度.实验室制作5根混凝土模型桩,通过设置不同位置、不同程度的缺陷对该方法进行验证,实验结果表明,该方法既可以识别基桩的缺陷位置又可以识别基桩的缺陷程度.     

基于能量法的简支钢梁损伤识别试验及有限元分析

针对目前梁式结构损伤识别中识别精度和实际应用方面存在的不足,以能量耗散理论为基础,对简支工字形钢梁的损伤识别进行了数值分析及试验研究。通过结构损伤时每一单元的模态应变能耗散率与损伤前、后模态应变能变化之间的关系,推导出单元损伤变量的表达形式。研究结果表明：单元损伤变量只需要利用结构损伤前、后的模态振型即可算得,在实际应用中可通过模态扩阶技术解决实测自由度与理论自由度不匹配问题;该方法可准确识别出简支钢梁损伤单元的位置,并在一定程度上表征损伤程度。     

梁的拉-弯组合应力损伤分析和预测

提出了梁的拉-弯组合应力损伤失效分析方法.与Kachanov的材料受载横截面减少定义拉伸损伤变量类似,以梁的弯曲惯性矩减少定义弯曲损伤变量.推导了梁的拉-弯组合应力损伤基本方程.并且提出了便于工程应用的梁拉-弯组合应力损伤失效预测方程.     

一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型

在结构的抗震设计、未来震害预测、震后经济损失评估等过程中,一个重要的任务就是选择合理的反应量建立结构损伤评估模型,以定量计算出结构在地震过程中的损伤指标.在分析现有的损伤参数以及几种双参数地震破坏准则的基础上,结合损伤力学的基本原理,提出了一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型,并根据已有的实验结果确定了模型参数.     

材料大塑性变形损伤研究

综述了材料大塑性变形损伤的主要研究方法：基于位错的连续介质位错理论和分子动力学方法,基于宏细观损伤变量的损伤力学方法和基于裂纹及考虑损伤的断裂力学方法．评述了各尺度研究方法的研究概况、特点及其适用范围．重点介绍了材料变形过程损伤的模拟方法,以及运用有限元法进行损伤演化数值模拟的经验公式、统计模型和基于宏细观损伤变量的物理模型．     

结构物损伤评估的伤值法

本文建立了描述结构物损伤状态的几个重要参量,讨论了损伤对安全性的影响,运用映射的观点提出了用伤值评估损伤程度的方法。     

砌体结构损伤状态的评估

本文在分析砌体结构损伤行为的基础上，提出了损伤评估的数学模型，引入砌体伤值来度量砌体结构的损伤状态，伤值也与结构的可靠性有着密切的联系，以砖墙裂缝为例，本文给出了砖墙裂缝的伤值公式，结果令人满意。     

不同倾角节理岩体损伤演化特征分析

为研究节理倾角对岩体损伤的影响规律,运用损伤力学理论建立考虑节理与荷载共同作用的岩体损伤演化模型及损伤本构模型;通过单弱面理论对模型试验进行验证,同时探讨节理岩体损伤演化特征.结果表明:单弱面理论结果与试验结果较为吻合,模型试验能较好地表征含单一结构面的岩体在荷载作用下的力学特征及损伤演化规律;当节理倾角从0增大到90°过程中,初始节理损伤先增后减,在倾角为60°时至最大值,总体呈倒"U"型分布规律;不同倾角节理岩体总损伤演化规律基本一致,均呈"S"型分布规律,先缓慢增加,而后快速增加,最后再缓慢增加其值趋于1;节理倾角只影响总损伤率数值大小不影响其演化规律,总损伤率随应变增加呈正态分布;总损伤率受控于节理面分布规律,当节理倾角从0增大至90°的过程中,总损伤率先减小后增大.     

测定临界破坏损伤变量的扭转实验法

在Ｌｅｍ ａｉｔｒｅ 损伤演变规律基础上,对各向同性硬化材料临界破坏损伤变量进行了研究。利用材料扭转实验的最大扭矩,结合材料单向拉伸的损伤起始应变门槛值与临界破坏应变的比值,推得测定该材料临界破坏损伤变量的扭转实验的一般测定公式．     

非线性疲劳损伤累积理论研究

为解决两级载荷作用下的材料常在损伤值不为一时破坏的问题，在原有常用疲劳累积理论的基础上，避开等效损伤，并考虑加载顺序、领域潜在损伤和损伤的非线性对材料疲劳寿命的影响，建立了一种非线性疲劳损伤累积模型及其计算公式，并利用两种材料疲劳实验数据，通过该模型预测了它们疲劳寿命，所得结果符合实际，证明了该模型及其计算公式对材料进行寿命预测是可行的．     

金属结构的疲劳损伤有限元分析研究

金属材料的疲劳损伤是工程界早已发现的问题，金属结构的疲劳破损问题正日益突出，为了较好地预测金属结构和构件的剩余疲劳强度与疲劳寿命，必须建立疲劳损伤有限元分析模型，来完整描绘其应力场、应变场以及损伤场的变化全过程．针对金属材料的特点，从损伤力学的基本原理出发，通过切实可行的疲劳损伤演化规律实现损伤理论与有限元软件的结合，建立适用于金属结构的疲劳损伤有限元分析模型，最后通过疲劳试验结果与理论计算比较，对模型进行了分析与评价。     

人工高切坡的长期强度指标研究

高切坡的长期强度指标是研究其长期稳定性的关键,而影响人工高切坡长期强度的因素较多,但在工程寿命期内,主要以开挖卸荷和雨水入渗两种因素为主.以损伤理论为基础,分别定义了开挖卸荷引起的岩土体损伤和雨水入渗引起的岩土体损伤,研究了考虑损伤后岩土体的长期抗剪强度指标问题.通过工程实例的分析,结果表明：理论模型计算的高切坡长期强度与常规强度折减方法的预测结果一致的,可用于对人工高切坡长期稳定性的预测.