基于Timoshenko梁理论纤维模型巨型钢框架结构非线性地震反应分析方法

巨型钢框架结构中,组成主结构的杆件截面高度很大,荷载作用下截面剪切变形对杆件承载力和塑性发展的影响不能忽略,即基于弯曲梁理论的截面纤维模型梁柱单元用于此类结构非线性分析时精度并不高.本文基于刚度法将截面纤维模型与Timoshenko梁理论结合,考虑剪切屈服与弯曲屈服相分离建立杆件单元刚度矩阵通过有限元软件MSC.Mar...     

变截面修正Timoshenko梁自振频率的回传射线矩阵法分析

考虑剪切变形对转动惯量的影响,对经典Timoshenko梁理论进行修正,并基于回传射线矩阵法,将横截面线性变化的圆台均匀分为多段分段等截面等效梁,推导并求解三种经典边界(两端简支、两端固支、一端固支一端自由)条件下变截面修正Timoshenko梁的自振频率,进一步分析分段数目和梁长度的变化对变截面修正Timoshenko梁自振频率的影响;将计算结果与相同边界条件下经典Timoshenko梁的相应结果进行对比。研究表明：回传射线矩阵法用于分析变截面梁的自振频率时具有良好的计算精度和收敛性;相同边界条件下修正Timoshenko梁的自振频率小于经典Timoshenko梁,且梁越短粗,修正造成的影响(剪切变形对转动惯量的影响)就越大。     

Timoshenko 梁和Euler-Bernoulli梁计算I字型钢简支梁固有频率的临界长细比探讨

对几种型号的工字型钢梁的两端简支Timoshenko梁和Euler-Bernoullii梁的自由振动固有频率进行了数值计算和分析,给出了不同的型号工字型简支梁的固有频率计算的Timoshenko梁和Euler-Bernoulli梁公式的临界长细比.     

基于弯曲弹簧模型的裂纹混凝土梁动力特性分析

利用结构振动波传播理论,将含裂纹混凝土梁以裂纹为界划分为两段连续的波导体,为了表征由裂纹引起的梁中波传播的不连续特性,引入了模拟裂纹的弯曲弹簧模型。通过理论计算得到了裂纹简支梁的特征方程,并以一裂纹混凝土简支梁为例进行数值分析,讨论了裂纹的深度和位置对裂纹梁各阶固有频率的影响。     

震后桥梁挠度测量方法的设计与实现

对震后桥梁稳定性与安全性检测过程中,挠度是一项重要检测指标,但是测量这一参数较为复杂,干扰较多,结果存在较大问题。设计一种震后桥梁挠度测量方法。根据实际桥梁设置相关参数,采用共轭梁法计算震后桥梁固定点的初始挠度,结合震后桥梁挠度曲线函数,获得欲求解的桥梁截面挠度值;修正桥梁截面挠度值时,将监测点高程差同基准点高程差间的差值问题替代挠度偏差问题,分析倾斜传感器获取维护点倾斜传感器的理论值和基准点倾斜传感器的理论值,确定挠度偏差,修正震后桥梁挠度测量值。通过简支梁与连续梁实验,验证测量震后桥梁挠度时,具有更高测量精度。     

基于弹塑性静力分析方法的一种摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能研究

研究了一种摇摆式钢筋混凝土框架的抗震性能。首先建立了摇摆式钢筋混凝土框架结构的有限元模型并进行了试验验证;其次使用弹塑性静力分析方法评定无控及受控式摇摆钢筋混凝土框架结构的抗震性能;最后对比分析无控及受控摇摆式钢筋混凝土框架结构的抗震性能。结果表明设置阻尼器后的摇摆式钢筋混凝土框架的结构等效阻尼比大幅度提升,结构塑性变形耗能转变成阻尼器屈服耗能,结构位移响应得到了有效控制。     

一种基于位移的改进静力弹塑性分析方法

静力弹塑性分析作为一种新的结构抗震性能评估方法，近些年得到很大的推广。本文在已有的研究基础上，通过一种基于位移控制的多阶振型组合的静力推覆分析，采用自适应的水平加载方式，考虑高阶振型的影响。对一中等高度的结构进行推覆分析，结果表明，与采用不变的水平菏载分布形式的一般静力推覆分析比较，基于本文Pushover分析所得的结构响应与非线性动力时程分析所得结构的响应更为近似，尤其在受结构高阶振型影响较明显的结构层间位移角及层间剪力方面，其结果同动力时程分析所得更为接近。     

一种工业CT的短裂纹群扩展检测新方法

常规无损检测方法难以对构件内部短裂纹的启裂和扩展过程进行有效的监测。工业用计算机断层成象(ICT)作为一种先进的无损检测手段,有着其它常规无损检测方法所无法比拟的独特的优越性。本文采用近年来在工业CT和疲劳断裂研究方面取得的最新成果,提出一种基于图像密度场的疲劳短裂纹扩展监测新方法。实验证明,该检测方法能得到更为准确的寿命预测精度。     

损伤梁单元及其在RC结构构件非线性分析中的应用

本文介绍了一种基于损伤力学、断裂力学以及集中塑性理论建立的简化损伤梁单元模型。采用此单元模型,分析了实验梁在单凋加载下的受力性能,并与材料模型和弹塑性单分量模型分析结果进行比较。算例表明简化损伤粱单元模型对于RC结构构件的非线性分析有良好的适应性,可以有效地模拟构件的开裂、屈服和失效全过程;得到直接从力学意义出发的反映结构损伤的损伤内变量,对结构的损伤评估有启发意义。     

基于模态曲率法的大跨度斜拉桥损伤识别

大跨度斜拉桥是重要的交通结构,研究其在主梁损伤条件下的损伤定位问题具有重要的工程价值。合理选择设计参数并对其进行敏感性分析,根据现场实测的桥梁动力特性数据,通过调整选定的设计参数对初始的有限元模型进行修正。在基准有限元模型的基础上,通过模拟不同位置和不同程度的主梁损伤,探讨了模态曲率法对结构损伤识别的有效性。结果表明,模态曲率法能够对大跨斜拉桥进行初步的损伤定位,确定主梁单处损伤和多处损伤的损伤位置;对于单处损伤,在噪声水平3%的情况下仍具有较好的适用性。从而为后期更为精确的桥梁结构损伤检测提供依据。     

火灾及爆炸共同作用下平面约束钢梁的非线性分析理论

采用非线性铁木辛柯梁单元,结合一种新的温度-率相关本构方程,推导了单元切向刚度矩阵,并编制了有限元程序。该程序可用于进行火灾或爆炸冲击过程中梁的响应分析,亦可用于两者共同作用下梁的耦合响应分析。基于弹性铁木辛柯梁挠曲线方程构造三次插值位移场,同时考虑了梁变形的几何非线性效应并采用了Green-Lagrangian应变,再结合非线性的本构关系,该理论能较完整地考虑火灾及爆炸诸多工况组合下平面约束钢梁可能发生的多种效应。通过对工字型等截面直梁火灾升温及爆炸3种荷载组合形式下的响应分析,验证了理论模型的合理性。     

A fiber-section model based Timoshenko beam element using shear-bending interdependent shape function

A fiber-section model based Timoshenko beam element is proposed in this study that is founded on the nonlinear analysis of frame elements considering axial,flexural,and shear deformations.This model is achieved using a shear-bending interdependent formulation(SBIF).The shape function of the element is derived from the exact solution of the homogeneous form of the equilibrium equation for the Timoshenko deformation hypothesis.The proposed element is free from shear-locking.The sectional fiber model is constituted with a multi-axial plasticity material model,which is used to simulate the coupled shear-axial nonlinear behavior of each fiber.By imposing deformation compatibility conditions among the fibers,the sectional and elemental resisting forces are calculated.Since the SBIF shape functions are interactive with the shear-corrector factor for different shapes of sections,an iterative procedure is introduced in the nonlinear state determination of the proposed Timoshenko element.In addition,the proposed model tackles the geometric nonlinear problem by adopting a corotational coordinate transformation approach.The derivation procedure of the corotational algorithm of the SBIF Timoshenko element for nonlinear geometrical analysis is presented.Numerical examples confirm that the SBIF Timoshenko element with a fiber-section model has the same accuracy and robustness as the flexibility-based formulation.Finally,the SBIF Timoshenko element is extended and demonstratedin a three-dimensional numerical example.     

基于平板探测器的锥束CT散射校正方法

针对基于平板探测器的锥束CT系统固然存在的散射伪影,提出在X射线源和被检测物体之间添加一个射束衰减网格装置的散射校正方法。本文首先介绍了射束衰减网格的实验装置,然后推导了基于射束衰减网格的锥束CT散射校正方法,最后通过圆柱样品实验验证了算法的可行性。实验结果表明,研究提出的散射校正方法能有效减少基于平板探测器的锥束CT系统散射伪影,提高了重建切片图像的质量。     

车辆-轨道系统振动响应分析--Timoshenko梁与Euler梁轨道模型的比较

近年来，铁路的高速化、高运量化以及轻微的地震灾害等因素加速了轨道结构的沉降或变形，导致车辆轨道系统振动的加剧。本文运用车辆-轨道耦合动力学理论，编制了基于Timoehenko梁钢轨模型的车辆-轨道耦合振动仿真分析软件，分析了车辆-轨道系统的垂向振动特性，并与基于Euler梁模型的VICT软件的仿真结果进行了比较分析。结果表明：仿真结果与VICT的仿真结果基本一致，但在较高频域，前者能更好地反映轮轨系统的高频特性。因而，在研究轮轨高频振动及轮轨噪声时。采用Timoshenko梁钢轨模型更具合理性。     

一种简化的混凝土结构地震损伤评估模型及方法

随着地震工程学的发展和结构抗震设计思想和理论的进步,探讨结构在地震作用下的地震损伤破坏机理和基于结构性能的抗震设计方法(PBSD)逐渐得到了各国专家、学者的重视。而地震损伤评估的研究就是其中的一个重要方向。鉴于现阶段混凝土结构地震损伤评估方法的局限性,本文采用推广的混凝土材料的Mazars损伤模型,进而提出了一种基于常规有限元分析荷载子步的简化的地震损伤评估方法,这种方法实现简单,便于实际工程应用,同时具有一定的精细性。最后,将本文的损伤评估方法应用到一个钢筋混凝土框架的地震损伤评估实例中,分析结果与实验和实际的震害比较吻合,表明本文提出的模型和方法是有效的。     

一种扇束扫描模式下的图像重建迭代算法

CT图像重建的扫描模式有平行束、扇束、锥束等,在扇束扫描模式下的图像重建算法大多基于图像的正方形网格剖分。本文建立了扇束扫描模式下新的图像重建离散化模型,并给出了基于新模型的代数迭代校正格式和重建算法。对新的模型下迭代算法几何意义进行了讨论,基于新模型的代数迭代重建算法有助于提高成像质量,启发新的图像重建算法。     

A probabilistic approach to structural model updating

The problem of updating a structural model and its associated uncertainties by utilizing measured dynamic response data is addressed. A Bayesian probabilistic formulation is followed to obtain the posterior probability density function (PDF) of the uncertain model parameters for given measured data. The present paper discusses the issue of identifiability of the model parameters and reviews existing asymptotic approximations for identifiable cases. The focus of the paper is on the treatment of the general unidentifiable case where the earlier approximations are not applicable. In this case the posterior PDF of the parameters is found to be concentrated in the neighborhood of an extended and extremely complex manifold in the parameter space. The computational difficulties associated with calculating the posterior PDF in such cases are discussed and an algorithm for an efficient approximate representation of the above manifold and the posterior PDF is presented. Numerical examples involving noisy data are presented to demonstrate the concepts and the proposed method.     

Rapid evaluation and damage assessment of instrumented highway bridges

This study focuses on the use of strong motion data recorded during earthquakes and aftershocks to provide a preliminary assessment of the structural integrity and possible damage in bridges. A system identification technique is used to determine dynamical characteristics and high‐fidelity first‐order linear models of a bridge from low level earthquake excitations. A finite element model is developed and updated using a genetic algorithm optimization scheme to match the frequencies identified and to simulate data from a damaging earthquake for the bridge. Here, two criteria are used to determine the state of the structure. The first criteria uses the error between the data recorded or simulated by the calibrated nonlinear finite element model and the data predicted by the linear model. The second criteria compares relative displacements of the structure with displacement thresholds identified using a pushover analysis. The use of this technique can provide an almost immediate, yet reliable, assessment of the structural health of an instrumented bridge after a seismic event. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.