基于样条函数的桥梁列车多轴移动荷载识别

建立了移动荷载作用下简支桥梁的运动方程,在此基础上,基于模态叠加原理,由最小二乘法建立了桥面移动荷载的识别方程。利用样条函数逼近法拟合动态响应,识别桥上多个移动常量荷载,并分析相关参数对识别结果的影响。结果表明,该方法具有一定的有效性,算法简单,具有较好的识别精度。     

结构分析的并行预处理共轭梯度法

共轭梯度法（ＣＧ法）和预处理共轭梯度法（ＰＣＧ法）由于其固有的并行性，在有限元并行计算中得到很大的重视．本文对ＣＧ法和ＰＣＧ法求解线性静力问题的并行算法给出了严密、清晰的数学推导过程，给出了适合于工程应用的简单有效的预处理矩阵，并提出了单元预处理矩阵的概念，有利于发展不同预处理矩阵的研究．作者在局部内存式并行机Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ上实现了该算法．     

基于车桥振动的桥梁振型识别及主梁挠度计算方法

根据桥梁间接测量法的基本原理,对一座三跨连续梁桥建立车桥振动有限元模型,提取匀速通过桥梁时车辆竖向加速度时程响应,利用中心差分法计算接触点加速度时程响应,采用快速傅里叶变换得到加速度频谱图,应用峰值拾取法识别出桥梁的前三阶频率;利用带通滤波技术从接触点竖向加速度响应中提取与桥梁频率相关的分量响应,通过希尔伯特变换得到测试桥梁的前三阶振型,并与有限元理论振型进行比较。结果表明：车体质量的改变对于振型识别没有明显影响;车速较低时对于振型的识别不利,但选择合适的驱车速度仍能够保证振型的识别精度。基于桥梁有限元模型,将识别的振型进行质量归一化,计算主梁的测试位移柔度矩阵,设计桥梁标准荷载试验方案,利用柔度矩阵计算主梁在试验荷载下的预测挠度,并与理论挠度进行比较。结果表明,在合适的车速下,预测挠度与理论挠度误差基本满足工程精度要求。     

移动荷载作用下桥梁动态响应的波谱单元法

现有的波谱单元法都是应用于荷载作用位置固定不变的问题,本文将波谱单元法推广到移动倚载作用下桥梁的动态响应问题.基于能量原理,在频域内通过波谱形函数将作用在桥梁上的移动荷载等效为桥梁端部位置固定不变的节点集中荷载,利用等效后的节点荷载求解移动荷载作用下桥梁的动态响应.将波谱单元法的结果与有限元Newmark法、精细积分法及解析解进行对比,数值分析结果表明,推广后的波谱单元法能有效求解桥梁受移动荷载作用的动态响应问题,大大减少计算单元数量,提高计算效率,且具有很高的计算精度.     

基于温度效应的桥梁动态称重识别研究

以桥梁不同截面动应变响应为对象,分析识别不同截面的动应变数据,及荷载通过不同截面的时间差,进行车速识别.通过荷载在不同截面的应变影响线以及识别车速,获得动应变影响面积,利用影响面积与动荷载的相关关系,进行移动荷载识别研究,得到桥梁动态称重系数.据结构应变与温度的相关特性,通过对温度与应变的回归分析,确定其具体的经验回归方程,将温度所致的应变变化趋势从总的应变测量值中分离.对分离温度效应前后的称重系数进行对比,得到温度效应对桥梁动态称重的影响.     

变分不等式的二次插值多水平预处理共轭梯度法

讨论了由障碍问题所描述的一类变分不等式.在多水平预处理共轭梯度法的基础上,考虑在内迭代中采用二次插值算子,由此构造了一个新的多水平预条件子.证明了在新的预条件子作用下,线性辅助问题中的迭代矩阵的条件数仅为O(l2),远小于节点基下的迭代矩阵的条件数O(h-2).     

电磁场分析中大型稀疏方程组迭代解法的改进

针对电磁场数值分析中的大型稀疏对称线性方程组,尤其是求解棱边有限元法生成的奇异方程组,通过时谐涡流场实例计算,比较了目前文献中出现的各种预处理共轭梯度算法,提出了一种改进的预优处理的不完全乔列斯基分解共轭梯度算法,并得出了分别适用于节点有限元与棱边有限元离散方程组的最优预处理共轭梯度算法。最后对非对称方程组的求解进行了讨论。     

基于Frobenius范数矩阵正则化的结构动荷载识别

针对时间跨度大的动荷载识别问题,提出基于Frobenius范数矩阵正则化的结构动荷载识别新方法。时域上,采用移动时间窗提取结构动态响应,按列依次组织形成响应矩阵。考虑结构初始条件影响,基于线性叠加原理推导矩阵形式下的结构输入-输出函数关系式。为保证识别结果的强噪声鲁棒性,引入Frobenius范数矩阵正则化建立结构动荷载识别基本公式,并加以求解分析。以梁式结构为例,采用数值仿真与模型试验共同验证所提出的动荷载识别新方法的有效性和可行性。结果表明:在考虑工况中,所提的动荷载识别方法能有效反演作用于结构上的长时间动荷载,且具有强噪声鲁棒性。     

斜交梁桥频率间接识别效果的影响参数

采用过桥车辆振动响应识别桥梁自振特性的间接测量法能够避免传统动载试验测量桥频方法存在的操作复杂和成本高等缺点。根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程中的某一斜交梁桥建立车辆与桥梁耦合振动的有限元模型,采用双轴半车模型模拟测量车辆,提取车辆匀速驶过桥梁时的车辆加速度时程响应,并利用峰值拾取法进行频谱分析,剔除已知的车辆相关频率识别出桥梁的前三阶自振频率,分析了6种不同车速、6种不同车重、8种不同桥梁斜交角度对桥梁频率识别效果的影响特点。结果表明,间接测量法能够有效地识别桥梁比较密集的频率,车速低于20 km/h时,能够较好地识别出斜交梁桥的前3阶频率,车速较高时无法识别桥梁的频率信息;相对较小的车桥质量比对桥梁频率识别有利;斜交梁桥不同的斜交角度基本不影响桥梁频率识别的精度;桥面粗糙时采用差值法仍能较好地识别。数值模拟表明,间接测量法对于不规则斜交梁桥频率仍有较好的识别效果。     

适宜PCG方法的水工结构有限元刚度矩阵形成、组集和存储的新方法

针对水工结构有限元分析中刚度矩阵存储量大且易变动的特点,在分析目前常用的预处理共轭梯度法（PCG）算法特性基础上,提出适宜于PCG方法的水工结构有限元刚度矩阵形成、组集和存储的新方法.该新方法中,以＂节点＂为中心的刚度矩阵形成方法取代以＂单元＂为中心的刚度矩阵形成组集方法.针对预处理共轭梯度法中零元素不参与计算,提出只需存储非零元素及其在总体刚度矩阵的相应位置的记位存储策略.与传统方法相比,新方法在形成、组集时间和存储规模上均能更好地满足PCG算法的需求.     

移动车辆荷载作用下桥梁冲击系数的若干讨论

为对移动车辆荷载作用下桥梁冲击系数有更加深刻的理解,结合理论推导与仿真模拟,并考虑其物理意义,对冲击系数基本概念、不同响应以及不同位置对应冲击系数的区别等关键问题进行了详细讨论. 研究表明:现行规范所采用冲击系数是一个不具有实际物理意义,仅便于设计的中间变量;不同响应冲击系数不相同,且弯矩冲击系数往往小于挠度冲击系数;不同截面对应冲击系数不相等,墩顶冲击系数最大、边跨次之、中跨最小;处于对称位置的截面,车辆后经过的截面冲击系数较大;基于不同的原理,用于设计的冲击系数可采用较为保守的值,而对于评价则不可直接使用. 最后,提出了移动车辆荷载作用下桥梁动力性能设计与评价时冲击系数取值方法的建议.     

预处理矩阵及其构造方法

为了提高线性代数方程组迭代法的数值稳定性和收敛速度,采用适当的预处理方法是必要的,本文从预处理共轭梯度法(PCG)的预处理方法出发,介绍了一些常用的预处理方法和相应的预处理矩阵,并分析了它们的适用条件,给出了预处理矩阵的判别原则。为线性代数方程组迭代法的高效求解提供一些有益帮助。     

预条件P_=I＋下的USSOR迭代方法及其比较定理

为了提高线性方程组迭代法的收敛速度,采用适当的预处理方法是必要的,即PAx=Pb.将预条件矩阵P_=I＋应用于USSOR迭代方法,通过矩阵分裂理论讨论了当系数矩阵为非奇异M-矩阵时的收敛性,并得到了比较定理.最后通过数值例子予以说明.     

移动荷载作用下加筋路堤和轨道系统的三维动力响应

用解析法研究了加筋路堤上轨道系统在移动荷载作用下的三维动力响应问题。基于Biot多孔弹性介质的波动理论,建立了加筋路堤轨道系统分析模型。将钢轨简化为无限长弹性Euler梁,将枕木简化为连续质量块,将加筋路堤作为一横观各向同性层来考虑,将下卧土体考虑为由Biot波动方程描述的饱和半空间。联立轨道系统、加筋路堤和下卧土体的动力方程,在Fourier变换域内求解荷载作用下钢轨位移和土体位移的表达式,将求得的表达式进行Fourier逆变换得到其在时域里的表达式。研究了列车移动速度、加筋路堤层的厚度、荷载幅值大小和加筋率等对路堤及轨道系统动力响应的影响。计算结果表明,钢轨竖向变形随着速度的增大呈现先增大后减小的趋势;加筋路堤上的钢轨竖向变形显著小于同厚度下未加筋路堤上的钢轨竖向变形;钢轨竖向变形随着荷载幅值的增大而增大;随着加筋率的增大而减小。     

确定斜拉桥施工索力的影响矩阵法!

基于线性影响矩阵的理论基础上,从施工临时荷载、现浇梁段自重、张拉斜拉索和解除临时约束4种工况来考虑,通过正装分析方法模拟斜拉桥的施工过程对初张拉力的影响,导出根据设计成桥索力准确计算施工初张拉力的方法,并结合江苏泗阳大桥工程实例验证此方法的准确性。此方法能根据设计成桥索力准确地计算施工初张拉力,对斜拉桥索力施工具有一定指导意义。     

结构振动系统阻尼矩阵的估计方法

主要讨论振动系统的阻尼矩阵估计问题 先将阻尼矩阵C按Liang的理论表达为系统的质量与刚度矩阵M、K的多项式 ,并用多项式的前几项近似表达阻尼矩阵即能导出复模态 ,文中解释了多项式各项的物理意义 ,利用估计模型应具有的动态传递函数应尽可能与实测值一致的原理 ,构造了一个利用动态试验数据确定多项式各种系数的优化估计算法 ,最后用数值算例表明了方法的有效性     

动态载荷识别中信号采样时间选取原则

在动态载荷反分析和识别过程中,离散响应测试信号的采样时间Δt对荷载识别的计算量精度和稳定性都有重要影响,因此在进行荷载反分析测试时,必须合理确定采用时间Δt.以往的工作一般是借鉴正分析时确定采样时间Δt的方法,或者是从数值计算要求的角度提出确定Δt的方法,没有从反分析的角度来确定Δt,导致识别的不正确.为此从研究反分析问题的特点,即从分析其特有的不适定性出发,提出了新的Δt的确定原则,并根据这一原则推导了相应的Δt的计算方式.应用新的原则和公式,在实际计算中取得识别精度高、稳定性好、减少计算量的效果,为合理、正确地识别动荷载提出了依据和保证.     

解线性互补问题的预处理GAOR方法

运用M矩阵的性质,结合一类预处理矩阵,对一类线性互补问题进行等价预处理,在此基础上研究了求解线性互补问题的一类预处理广义AOR方法,并给出了算法的收敛性分析.