基于自由度匹配技术的简支桥梁结构损伤识别研究

实测自由度与理论自由度不匹配是结构损伤识别技术应用于实际工程中的一大难题,模型缩聚和模态扩阶技术可以解决这一问题.通过某简支桥梁结构有限元模型的数值模拟,利用模态应变能损伤识别方法,较好地实现了测试信息不完备情况下的简支桥梁结构损伤识别.结果表明,利用Guyan减缩法与模态扩阶法进行自由度匹配后再进行损伤识别,结果非常准确,可以应用于简支桥梁结构的损伤识别.     

一种适用于结构损伤识别的模态扩阶法

当结构损伤发生在未布测点的自由度区域时 ,动态扩阶法、模态型减缩法等得到的扩阶模态都不能有效地识别结构的损伤。为了使测试的不完备的模态参数能够用于结构的损伤识别 ,提出了一种新的模态扩阶技术 ,这种技术将未测自由度的模态振型用原始结构的振型与振型的改变量之和表示 ,通过确定振型的改变量从而获得受损结构的完备模态振型。通过数值算例表明 ,该方法所获得的模态振型能够有效地对结构进行损伤识别。     

CFRP加固简支钢梁有限元分析

主要研究了碳纤维复合材料粘贴到钢结构表面用于结构补强与加固的技术特点,并对不同加固方式下的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固H型受弯钢梁进行有限元计算,得到了它们的荷载-挠度曲线,分析不同使用状态下的构件碳纤维加固对其承载力、刚度等方面的影响.结果表明,与未加固钢梁相比,采用CFRP加固后的钢梁的承载力、挠度得到显著改善.     

结构损伤识别的柔度曲率法

提出了结构损伤识别的柔度曲率法,该方法不需要原结构的模态参数,只需利用损伤结构柔度的曲率就可以识别结构的损伤位置。数值例子表明,柔度曲率法仅需要低阶模态信息即可获得很好的识别精度。     

基于曲率模态和柔度曲率的结构多损伤识别

以曲率模态和柔度曲率为识别参数，针对具有多损伤区域的悬臂梁结构进行了损伤仿真分析结果表明可以应用曲率模态法和柔度曲率法对梁类结构进行多损伤识别。柔度曲率法既有较高的灵敏度又避免了使用原结构的模态参数，这对没有原始结构模态参数的损伤识别技术显得尤为重要，而且仅需要低阶模态信息即可获得很好的识别效果。     

基于BP网络的结构损伤识别

结构的动力特性和结构参数直接相关，结构的损伤将引起相应动力特性的改变，因此，如果能建立结构动力特性变化与结构损伤之间的映射关系．则可以利用结构振动测试信息实现结构损伤诊断。神经网络方法因其具有非线性映射能力强、计算速度快、容错性好等优点，正越来越多的用于基于振动的结构损伤识别。但是对于大型复杂结构，普遍存在网络结构复杂。识别效率低下的问题。以框架结构为例．应用BP网络分阶段的进行损伤位置、损伤程度的识别，这有效降低了网络的复杂性，减少了学习样本。提高了学习效率。     

基于剩余模态力分析方法的结构损伤识别

利用特征结构分配技术建立了结构有限元数值模型修正方法。基于剩余模态力分析方法,提出了确定结构损伤位置的算法。采用灵敏度分析的方法来定量评估结构的损伤程度。最后,用数值示例说明了文中方法的应用。     

多分辨率分析和小波能量曲率的框架结构损伤识别

为研究运用多分辨率和小波包分析方法识别结构损伤的有效性,以三层混凝土框架结构为研究对象,分别建立不同损伤工况下的三维有限元数值模型,采用ANSYS程序进行动力时程分析,研究不同识别指标和输入信号的识别灵敏度以及其他因素对损伤识别结果的影响.分析结果表明:小波包能量曲率差法能够较好达到损伤识别的目的,输入信号使用加速度响应信号比速度和位移响应信号具有更好的识别效果;有限元模型网格划分、加速度时程响应信号的提取位置以及采样频率对损伤位置的识别有较大影响;有限元网格划分越密、加速度时程响应信号提取位置离损伤位置越近、采样频率越大,损伤位置识别越精确.     

波纹腹板H型钢梁的有限元分析

波纹钢板相对于平板具有更好的抗屈曲性能。采用有限元的分析方法,分别建立了平腹板和波纹腹板H型钢梁的有限元模型,采用两点加载方式对比考察了钢梁受弯段和剪跨段的力学性能。通过有限元分析对比,说明了平腹板H型钢梁与波纹腹板H型钢梁的承载力、破坏形态和变形曲线的差异。得到的结论可以为相关结构设计提供参考。     

结构裂纹位置识别的模态分析

阐述了结构裂纹位置识别的模态应变能法,首先采用有限元方法分析了裂纹位置及深度对结构固有频率的影响,绘制了固有频率的改变量随裂纹位置的变化曲线,并且将该曲线与有限元分析获得的模态应变能分布曲线一及应变模态振型进行了对比分析,然后利用结构固有频率的改变对裂纹位置进行识别,讨论了不同的单元划分和不同模态阶数对裂纹位置识别的影响,对悬臂梁结构测试例子的分析表明,该方法能较好地识别具有单个裂纹结构的裂纹位置。     

简支T形梁桥荷载横向分布的有限元法分析

由多片主梁组成的梁桥内力属于空间计算理论问题。可采用引入荷载横向分布系数,将空间问题转化为平面问题的方法来求解,或者采用有限元理论进行空间结构分析。通过对一跨径为30m的简支T梁采用有限元程序进行空间分析,并将其结果与修正偏心压力法的计算结果对比,说明荷载横向分布的特点及采用有限元理论计算的优势。     

简支梁多位置损伤识别研究

曲率模态是结构损伤识别的敏感标示量,采用数值仿真方法,把曲率模态用于桥梁损伤识别.利用简支梁损伤前后一阶曲率变化率作为识别参数,便可明显确定其多处损伤位置.对相关样本参数进行归一化处理并引入噪声干扰,利用BP人工神经网络进行数值仿真计算,也能对其损伤程度进行有效模拟,验证了BP神经网络也有很强的泛化能力及容错能力.     

简支梁结构裂纹损伤的数值分析及仿真

目的解决实际工程中梁结构裂纹损伤问题．方法对工程中梁结构动力学方程利用差分数值分析方法，得出其差分方程并编制计算机程序对典型结构的不同深度裂纹计算响应数据和绘制响应的仿真曲线，结果通过结构的响应数据和仿真曲线找出结构损伤的固有特性，并将差分数值方法与实验测试结果和有限元计算结果对比。表明差分算法是具有计算量小、并可有效地反映梁裂纹损伤状况．结论通过与有限元计算结果和实验测试结果的对比分析。可知笔者提出的差分方法确为一直接的、计算简便、有效地解决复杂结构问题的方法．能够为建立诊断样本提供理论计算依据．     

被动消能混合式交错桁架单元滞回性能有限元分析

为了增强交错桁架耗能能力,可在桁架单元的斜腹杆上设置摩擦耗能器,形成被动消能交错桁架结构。采用有限元软件ANSYS12.1分析摩擦耗能器在不同摩擦系数、螺栓孔长以及螺栓等级下的荷载位移关系,并将摩擦耗能器的荷载-位移关系转化为等效应力-应变关系,定义到斜腹杆上的等效耗能器单元的材料本构关系中,对被动消能桁架单元进行水平方向循环加载,得到各桁架单元的滞回曲线、骨架曲线以及耗能能力图。有限元分析结果表明:摩擦系数使耗能器的滑移力达到斜腹杆屈曲荷载的96%时,结构的耗能能力最好;耗能器孔长越大,桁架的耗能能力和延性越好,滑移量达到桁架节间距的1%时,延性系数可满足一般框架的抗震要求;螺栓等级越高,其预紧力越稳定,桁架耗能能力越好。     

空间钢构架混凝土简支梁非线性有限元分析

采用ABAQUS软件对5根空间钢构架混凝土简支梁和1根普通钢筋混凝土简支梁的受力性能进行非线性有限元分析,验证了所建立的有限元分析模型的正确性,模拟分析结果与试验结果基本相符。在此基础上,通过改变空间钢构架的含钢率、竖向缀条的间距和宽度等参数,模拟分析了空间钢构架混凝土简支梁的受力性能,得到了一些有益的结论,为后续的试验研究提供依据。     

损伤结构为基准态的单元模态应变能损伤识别

以有损伤结构为基准模型,以单元模态应变能变化率为损伤识别指标对新发展损伤进行识别。通过理论分析和一连续箱梁桥的数值模拟,结果表明该方法对旧损伤的增长和新发展的单一损伤、密集损伤、多处损伤的识别都很敏感,原有损伤不会干扰新发展损伤的识别,这对于桥梁结构特别是在役桥梁结构的损伤识别和健康监测具有实用价值。     

一种两阶段结构损伤识别方法研究

采用曲率模态结合模态应变能对结构的损伤位置和损伤程度进行了识别研究。首先采用改进的曲率模态识别出结构损伤的大体位置,然后采用模态应变能方法对损伤位置的单元进行损伤程度识别。在损伤程度识别时考虑了功能强大的BP神经网络方法。最后,为了验证该方法的有效性,采用了一数值模拟案例进行分析。数值模拟结果表明:曲率模态能够有效地识别出结构的损伤位置,模态应变能能够有效地识别出单元的损伤程度。     

单跨配筋砌体框支转换梁的有限元分析

针对常用材料和构件几何尺寸进行正交设计,用三维实体单元建立单跨配筋砌体框支转换梁结构的三维实体分析模型,运用ANSYS程序对其进行有限元分析,得到设计控制截面的内力数据并进行了直观分析和方差分析,摸清配筋砌体框支转换梁结构的受力特点和影响内力的主要因素,由回归分析给出内力近似计算公式. 更多还原     

两端铰支梁的主共振分析

以参考文献[3]给定的运动微分方程为基础,使用一种更合理的方法对基础两端受简谐激励的铰支梁的最低阶主共振现象进行了研究,避免了直接采用线性自由振动模态的展开式来表示非线性方程的解。利用多尺度法求得方程的一次近似展开解,计算结果表明所采用的解的形式对于求解只考虑某一阶主共振且任意两模态间不存在内共振的情况比较简单,所研究的两端铰支梁的主共振曲线呈硬特性。     

基于有限元与小波变换的弹性地基梁损伤识别方法研究

采用转角模态的小波分析方法研究了带刚度下降损伤段的弹性地基梁损伤识别问题.利用有限元分析求解带刚度下降段的模态参数,建立了基于转角模态小波变换识别弹性地基梁损伤的方法.以两端简支弹性地基梁为例,分别给出了地基梁无损伤、梁单独损伤、梁和弹簧同时损伤且损伤位置不同的有限元模型,计算得到了结构的转角模态,并通过转角模态小波分析来识别弹性地基梁内刚度下降段的位置.从识别结果发现,存在随机噪声的情况下,运用了转角模态小波变换方法,仍能识别出地基梁的刚度变化截面.数值算例证实了该方法的有效性和稳健性,研究结果对实际工程中的结构损伤诊断提供参考.