自由界面模态综合方法在框架结构上的应用研究

本文首先介绍了自由界面模态综合方法的主要思路和理论基础,再应用该方法在框架结构中进行研究。针对自由界面模态综合方法提出相应的模态截取准则,研究子结构主模态截断阶数对模态综合计算的精度影响,以保证良好的综合精度。研究结果表明相较于整体计算结果,运用了自由截面模态综合方法的频率误差都在5%以下,MAC全在0.95以上,其综合精度满足工程要求,从而验证了自由界面模态综合方法在框架结构上应用的可行性,以及提出的模态截取准则的正确性。     

双协调简支界面模态综合法

本文提出了协调简支界面模态综合法。该方法是在简支界面模态综合法的基础上，为进一步提高精度，除了采用主模态约束模态外，又计入高阶截尾模态的影响，用对应放松界面的约束的界面力作为广义坐标。在综合系统方程时，利用界面位移，界面力协调条件消去了界面力广义坐标形成了系统的运动方程，将简支界面法发展为双协调简支界面法。     

自由界面模态综合法的研究及应用

基于动态子结构理论,推导出两个子结构自由界面模态综合法.基于本方法编写自由界面模态综合法程序,计算整个结构的振犁.通过和有限元方法的比较,结果表明,自由界面模态综合法具有相当高的精度,并且计算效率相对较高.     

基于动力子结构法的平面钢架结构模态分析

文章介绍了固定界面子结构模态综合法、子结构基础上的Guyan缩聚方法理论及在改进的Guyan缩聚技术。其次设计了一个平面钢架算例,选择了几种缩聚方案,通过Matlab平台编程对结构进行了数值模拟分析,并对结果进行了分析,说明了各种理论方案的优缺点和适用性。研究结论对结构有限元模型的缩聚具有一定的指导意义。     

结构有限元模型修正中的模态缩聚及扩展概述

大型土木工程结构的健康监测与状态评估是当前土木工程学界的研究热点之一,损伤诊断是其中的一个关键问题,是建立结构预警体系的重要因素。因此,建立能准确模拟结构响应的有限元模型对识别结构损伤意义重大,其中模型修正技术是建立高精度有限元模型的关键。文章简要介绍了结构有限元模型修正中模态缩聚及扩展的基本原理及方法。     

基于小波变换的弹性地基梁的损伤识别

把曲率模态识别结构损伤的方法和小波变换识别损伤的方法相结合,提出了一种基于小波分析的识别结构损伤的方法。利用bior1.1小波函数对结构的曲率模态进行小波变换,识别出结构的损伤。最后通过数值模拟一损伤的弹性地基梁,验证了该方法的有效性,该方法对工程结构损伤识别具有参考价值。     

测量模态不完整情况下空间网架结构的损伤识别

空间网架结构杆件数量庞大,自由度数目很多,要测得完整的模态数据有很大的困难。如何利用有限的测量信息对结构的损伤情况进行判断是一个实际的问题。对测量自由度不完整情况下网架的损伤识别,提出了两步法:第一,将测量的振型通过动力扩阶方法得到完整振型,利用模态应变能进行疑似损伤杆件判断;第二,利用最小二乘支持向量机对第一步判断的疑似杆件进行进一步的杆件损伤定位和定量。以一个空间网架结构为模型进行了数值模拟验证,结果表明对于测量模态不完整的网架结构损伤识别本文提出的方法是有效的。     

张力结构的几何稳定性分析

本文介绍了张力结构的基本概念及其结构特点。通过对杆系结构的分类、自应力模态、机构位移模态的确定 ,以及体系稳定性判别准则等细节的研究 ,对结构几何稳定性作了较为完整的分析     

基于曲率模态的预应力混凝土损伤定位

本文采用曲率模态对预应力钢筋混凝土的损伤定位进行了研究，采用有限元方法计算出结构的位移模态，根据得到的位移模态利用差分计算得到曲率模态曲线，数值计算结果表明曲率模态曲线的变化对结构的损伤存在，定位是可行的。     

基于曲率模态的钢筋混凝土梁多点损伤位置识别

采用曲率模态对钢筋混凝土梁的多点损伤位置进行了识别研究。首先用有限元程序建立结构模型,并计算出位移模态振型,然后用差分法计算出曲率模态;同时对实际结构进行检测,得到结构的振型并计算出曲率模态。通过有限元模型和实际结构的曲率模态计算得到结构损伤因子,通过分析该损伤因子,可以判断实际结构的损伤位置。数值模拟算例分析表明,曲率模态对结构的损伤较敏感,用该方法识别结构的多点损伤位置是行之有效的。     

Variational mode decomposition based modal parameter identification in civil engineering

An out-put only modal parameter identification method based on variational mode decomposition (VMD) is developed for civil structure identifications. The recently developed VMD technique is utilized to decompose the free decay response (FDR) of a structure into to modal responses. A novel procedure is developed to calculate the instantaneous modal frequencies and instantaneous modal damping ratios. The proposed identification method can straightforwardly extract the mode shape vectors using the modal responses extracted from the FDRs at all available sensors on the structure. A series of numerical and experimental case studies are conducted to demonstrate the efficiency and highlight the superiority of the proposed method in modal parameter identification using both free vibration and ambient vibration data. The results of the present method are compared with those of the empirical mode decomposition-based method, and the superiorities of the present method are verified. The proposed method is proved to be efficient and accurate in modal parameter identification for both linear and nonlinear civil structures, including structures with closely spaced modes, sudden modal parameter variation, and amplitude-dependent modal parameters, etc.     

基于多维ARX模型理论识别脉动风激励下穹顶结构模态的研究

环境激励下大型土木工程结构的实测工作对于新型结构的理论研究和设计分析具有重要意义.从状态空间理论出发,建立多维ARX模型,推得了结构的模态参数.在脉动风的作用下,对穹顶结构进行脉动法实测,将实测值与有限元分析结果进行比较.结果表明,多维ARX模型用于大型土木工程结构的模态参数在线识别是可行的.     

基于模态振型和神经网络方法的人防工程结构损伤诊断

随着人防工程建设规模的扩大与发展,对人防工程结构的损伤诊断及其安全性评价已成为亟待解决的重要问题。本文提出了一种基于模态振型与神经网络相结合的人防工程结构损伤诊断方法,构造了以模态振型变化率为输入的BP神经网络。以某人防工程结构为算例,用单元弹性模量E的降低模拟结构的损伤位置和损伤程度,通过给定人防工程结构不同单元不同程度的损伤,计算结构的前3阶振型变化率绝对值之和作为BP神经网络的输入,计算分析表明,利用模态振型与神经网络相结合的方法能够准确地诊断出人防工程结构的损伤位置和损伤程度,能方便、有效地解决地下人防工程结构的损伤诊断问题。     

土木工程结构损伤识别与诊断研究综述

首先阐述了结构损伤识别与诊断在土木工程结构中的重要性,介绍了国内外损伤识别与诊断方法现状,在此基础上,又介绍了用于土木工程结构的各种损伤识别与诊断方法,最后提出了土木工程结构损伤识别与诊断的发展方向。     

Blind Modal Identification in Frequency Domain Using Independent Component Analysis for High Damping Structures with Classical Damping

Output‐only modal identification methods are practical for large‐scale engineering. Recently, independent component analysis (ICA) which is one of the most popular techniques of blind source separation (BSS) has been used for output‐only modal identification to directly separate the modal responses and mode shapes from vibration responses. However, this method is only accurate for undamped or lightly damped structures. To improve the performance of ICA for high damping structures, this article presents an extended ICA‐based method called ICA‐F, which establishes a BSS model in frequency domain. First, the basic idea of BSS and ICA applied in modal identification is introduced in detail. The free vibration responses and the correlation functions of ambient responses can be cast into the frequency‐domain BSS framework just by mapping the time history responses to frequency domain through fast Fourier transform (FFT). Then, an ICA‐based method in frequency domain called ICA‐F is proposed to accurately extract mode shapes and modal responses for both light and high damping structures. A simulated 3 degree of freedom mass‐spring system and a 4‐story simulated benchmark model developed by the IASC‐ASCE Task Group in Health Monitoring are employed to verify the effectiveness of the proposed method. The results show that the proposed method can perform accurate modal identification for both light and high damping structures. Finally, the IASC‐ASCE experimental benchmark structure is also utilized to illustrate the proposed method applied to practical structure.     

WPT模态控制算法在空间结构振动控制上的应用

针对复杂结构自由度庞大、频率密集的特点,引入了小波包分解对传统的模态半主动控制算法进行改进,提出了WPT模态半主动控制算法。通过在一体育场挑篷结构上进行的数值仿真结果表明:WPT控制算法在竖向地震激励下可以有效减小结构的地震响应,其对峰值反应的控制效果比传统模态控制算法有所改进。由于WPT模态控制算法中控制方程的维数较少,因而具有更好的实用性和工程应用前景。     

钢结构设计示范课程的改革与实践

为贯彻土木工程卓越计划培养要求,切实提高学生钢结构的实践与创新能力,对钢结构设计课程进行了全面改革。文章详细介绍了该课程教学内容、教学方法、实践环节和考核方法的改革内容和践行措施。改革经验表明,工科应用课应强化概念和逻辑关系介绍,三维仿真模型及事故案例教学方法有利于学生掌握构件组成原理和逻辑关系,考核应以考查学生的创新能力、实践能力、综合分析能力为重点,对类似工科课程有参考价值。     

土木工程专业本科生课程成绩多元统计分析

以114名土木工程专业本科生的13门课程成绩为样本,应用SAS软件分别进行正态性检验、线性相关分析和主成分分析,认为结构力学、混凝土结构设计和高等数学等课程成绩最能代表该专业学生的总体学习效果,并对改进土木工程专业的教学工作提出了建议。     

“金课”背景下土木类虚拟仿真实验教学发展趋势——基于2018年国家虚拟仿真实验教学项目共享平台公示数据

土木工程是一门具有较强实践性的课程,然而土木工程实验具有成本高、周期性长、危险性大的特点,大规模的实体教学实验受限于设备、场地、资金等无法实现。随着计算机仿真技术的不断进步,基于数值模拟技术的土木工程虚拟仿真手段在工程实践应用和科学研究中发挥着越来越重要的作用,通过虚拟仿真实验弥补课堂教学和实体实验的不足,成为土木工程专业教学的发展趋势。国家虚拟仿真实验教学项目集合了国内最先进的虚拟仿真教学项目,代表虚拟仿真教学的发展方向,是国家级“金课”的重要组成部分,具有指导意义。基于2018年国家虚拟仿真实验教学项目共享平台公示数据,对土木类虚拟仿真项目的学校、负责人和项目类型进行归类,分析公示中虚拟仿真项目的特点,指明土木类虚拟仿真教学项目的发展趋势,为后续土木类虚拟仿真实验教学项目建设提供参考。     

基于仿真模拟平台的土木工程主干专业课程实践教学改革

随着教育教学技术的发展,土木工程专业传统的教学内容和教学方式有待改进,为提高专业课程实践教学效果,提出基于工程仿真模拟实践教学平台的高校应用型人才培养模式,通过对原有课程实践教学方式、主干专业课程教学方式和教学内容进行改革,完善了实践教学的内容设置,丰富了专业课程教学体系,收到了良好的实践效果。