柱壳结构损伤识别方法

摘 要:对柱壳结构的损伤部位和程度进行识别是柱壳结构进行安全性评定的一个重要环节。本文对柱壳结构损伤前后动力特性进行了分析,采用摄动法推导了由于单元损伤引起的各阶模态振型改变系数;推导了模态应变能变化与单元损伤之间的关系;采用单元模态应变能的变化率作为柱壳结构损伤诊断的标识量,证明了单元模态应变化率对损伤的敏感性。对柱壳结构损伤识别方法进行了研究,所提出的方法仅需要量测的低阶模态信息和刚度矩阵就能完成结构的损伤识别。最后,以一混凝土柱壳结构为工程实例,对其在不同损伤情况下的损伤进行了分析,结果表明,所提出的损伤识别方法能够很好地识别不同损伤组合下的损伤部位和程度,同时能较好地识别结构小损伤,因而证明了本文所提出的方法的正确性和有效性。 关键词:柱壳结构;损伤识别;动力特性;损伤标识量;模态应变能     

浅埋地下人防结构损伤诊断

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。文章提出一种适用于浅埋地下人防结构的损伤诊断方法,取工程界普遍关注的结构前三阶振型变化率绝对值之和作为损伤诊断标识量,以某人防工程结构为算例,计算分析表明该标识量不仅对结构损伤位置和损伤程度敏感,而且在两位置损伤状态下结构的损伤位置和损伤程度是结构只存在一处损伤时结构的损伤位置以及损伤程度的叠加,从而方便的解决地下人防结构的损伤诊断问题。     

基于缩聚模态应变能与频率的结构损伤识别

在结构损伤识别中,测试振型往往是不完整的,这阻碍了结构损伤识别技术的应用效率。提出了一种采用缩聚应变能与频率相结合的损伤识别定性与定量方法。采用基于Neumann 级数展开的方法对有限元模型进行缩聚,定义了单元缩聚模态应变能,并证明了缩聚模态应变能的变化对损伤的敏感性;将单元缩聚应变能变化率作为标识量来识别损伤的位置;在损伤位置初步判定的基础上,采用特征值灵敏度法求解损伤程度。以一简支钢梁为例证明了所提出的方法。结果表明:在测量模态数据有误差的情况下也能较好地给出损伤识别结果。     

基于模态应变能和小波变换的结构损伤识别研究

针对单一方法对结构同时发生多处不同程度损伤识别的不敏感性缺陷,本文结合小波变换在时域、频域内表征信号局部特性且能够聚焦到信号或函数的任意细节进行处理的能力,提出了一种基于单元模态应变能和小波变换的结构损伤识别方法。在单元模态应变能基础上,利用小波变换系数的变化和分布情况构建单元模态应变能小波变换结构损伤指标,通过对简支梁的数值模拟和斜拉桥模型试验研究的结果与单元模态应变能平均变化率作为损伤识别指标的计算结果进行对比,结果表明该方法能有效确定结构同时发生多处不同程度损伤的位置和估计损伤程度,为实际工程应用奠定了基础。     

基于代数算法的单元模态应变能灵敏度分析

模态应变能在基于振动的结构损伤识别中得到了广泛的应用,其灵敏度分析成为了当前的一个重要问题。采用代数方法解析推导出了无阻尼线性系统单元模态应变能一阶和二阶灵敏度的解析表达式,该表达式简洁紧凑,便于编程,而且只需一阶模态信息,不存在模态截断引起的误差问题。通过数值模拟算例,对得到的单元模态应变能一阶灵敏度进行了参数分析,并着重考查了损伤及其噪声的影响。结果表明,低阶单元模态应变能比高阶模态能更好地反映出结构损伤,而且抗噪能力更好。     

基于应变能耗散率的结构损伤识别方法研究

将损伤变量的概念从材料领域拓展到结构中,并用其作为损伤因子来表征结构的损伤程度。通过表示结构损伤时每一单元的模态应变能耗散率引起的单元模态应变能的变化,导出结构每一单元的损伤因子的表达式。考虑到所测的结构模态是不完备的,应用完备模态空间理论将未测的结构高阶模态用等效高阶模态来代替从而消除模态截断误差的影响。最后,通过对一悬臂六跨平面桁架结构的数值算例分析的结果说明,该方法简便、有效,可同时定位结构的损伤和识别损伤的程度。     

水下工程结构的损伤诊断分析

主要通过动力有限元对结构损伤前后的动力特性进行分析，从而实现对水下结构的损伤进行诊断。采用结构损伤前后的固有频率的变化对结构是否损伤进行判定，采用结构的动力响应对结构的损伤程度进行判定，采用结构的单元模态应变能对结构的损伤位置进行判定。并以某一水下作业结构为研究对象，用ANSYS软件对其损伤进行模拟诊断分析。     

基于模态应变能法的弹性薄板损伤识别

针对薄板构件振动疲劳损伤问题,提出基于模态应变能结构损伤识别新方法。该方法以结构损伤会导致其模态性能变化为依据,通过比较弹性薄板结构单元损伤前后的模态应变能变化率构造损伤指针。在构建损伤指针之前,假定弹性板的刚度是由单元刚度组成,在定义单元刚度灵敏度公式基础上建立弹性薄板损伤前后模态应变能变化关系。最后,基于模态柔度曲率法验证模态应变能法在弹性薄板单损伤与多损伤识别方面的优劣性。     

改进模态应变能法在混凝土组合箱梁桥损伤诊断中的应用

为提高结构损伤识别方法的准确性和对噪声的鲁棒性,将多源信息融合技术引入到结构损伤识别方法中。针对模态应变能法诊断结构损伤一般需要完备模态的特点,采用信息融合技术对各阶模态应变能进行融合,建立了基于信息融合的改进的模态应变能法。通过对一座预应力混凝土组合箱梁桥损伤识别数值算例的分析,可以看出该方法具有良好的损伤敏感性,仅需要较少的低阶模态就可识别结构的早期损伤;同时,该方法具有噪声鲁棒性,当加入噪声等于或小于10%时可以准确识别结构的早期损伤。因此该文提出的基于信息融合的改进的模态应变能法具有较好的工程实用性。     

基于一阶应变模态灵敏度的结构损伤定量研究

面向基于动态应变监测数据的结构损伤诊断问题,提出了一种仅利用一阶应变模态振型及其灵敏度分析的损伤定量诊断策略。该策略利用事先规定应变测量单元的变形体结构或构件应变响应数据,通过NExT-ERA方法提取进而筛选识别精度较高的某一阶应变模态振型向量,由该阶特征向量求导得到灵敏度矩阵的同时,提出对其进行参考点归一化以避免质量归一化过程,最后通过求解损伤方程组得到单元刚度参量的改变。分别以下承式钢桁梁桥主桁架和装配式T形简支梁桥主梁简化模型为例,验证了该策略的有效性,分析了识别精度、噪声干扰和损伤程度对诊断效果的影响。该研究可为基于实时监测的结构在线诊断提供一定的理论和技术支持。     

基于应变模态响应重构的损伤识别方法EI北大核心CSCD

土木结构的损伤识别技术对提升结构可靠性与安全性具有重要意义,也是土木结构健康监测研究中的热点问题。现有的损伤识别方法往往需要识别模态参数,或者需要准确获取结构外部载荷信息,极大限制了相关方法在实际工程中的应用。为克服现有方法的局限性,该文将结构动态响应重构方法引入到损伤识别中,提出了基于应变模态响应重构的损伤识别方法。构建结构健康状态的有限元模型,以损伤结构测量的信号输入,通过基于经验模态分解的应变重构方法,可以获取使用无损伤模型的结构全局模态响应。以传感器采集的模态响应和重构模态响应的差异作为有限元模型修正的依据,通过应变模态比值构建的传递率的灵敏度矩阵进行迭代运算,求得损伤位置及损伤程度。该方法无需获取结构的外部激励信息,通过高效的时域应变重构,能够在少量测量信号下实现对结构损伤的精确识别。为验证该方法的准确性和高效性,开展了连续梁单一损伤和多损伤识别研究,探讨了测量噪声和模态阶次选取对识别结果的影响,结果表明,该方法能够准确、高效识别不同程度的损伤,对测量噪声具有较强的鲁棒性。     

Failure analysis method of concrete arch dam based on elastic strain energy criterion

The arch dam is a type of massive water-retaining structure made of concrete. The overall failure mechanism and corresponding analysis criterion are key issues of concern in the dam engineering field. In this paper, the energy evolution of arch dams in the failure process is studied first, which can be decomposed as energy dissipation accompanied by concrete damage and elastic strain energy absorption and release during elastic deformation. An evaluation criterion for failure analysis of concrete arch dams is then established based on elastic strain energy. An orthotropic damage constitutive model for dam concrete is then proposed along with its numerical simulation method, which is established for structural failure analysis. Numerical simulations show that the elastic strain energy in elements increases with increasing overload safety coefficient and finally converges to the concrete material surface energy, at which time the locally plastic damage area develops rapidly and finally leads to cracking failure of structures. The proposed failure analysis criterion for concrete dams under integrated loads is suitable for analyzing dam instability failure, which has great operability and value in engineering applications in the future.     

隧道内开采花岗岩料石

隧道内开采花岗岩料石在国内尚属首例。创造足够的临空面是地下隧道采石的重要环节,而控制爆破装药量是确保料石成材的关键。本工程采取了预裂爆破法开挖侧导洞、创造底部临空面及预裂成缝,再进行水胀切割花岗岩料石块等施工技术。文章重点介绍了爆破设计包括爆破器材的选择、装药结构及起爆网路,以及施工工艺设计及流程等。实践表明,结合城市工程建设项目开采石材,在节省投资、解决城市建设用石材、保护环境等方面应用前景广阔。     

微倾坍塌爆破拆除框架结构厂房

高约 2 3m的待拆厂房 ,其一侧位于须保护厂房的两根立柱之间 ,相距仅 5 0cm。另一侧 8 5m之外也是须保护的厂房。在此复杂条件下 ,采用了先使厂房微倾斜尔后定向倒塌的方案。通过合理确定整体微倾角度、柱底破坏高度、微差时间和孔网参数 ,成功地爆破拆除了框架结构厂房 ,被保护的建筑物未受任何影响     

GRC风管特性及其在人防地下工程中的应用研究

简述了GRC材料的化学、物理性质,通过对GRC风管材料配比、制作及其特性研究,并在某人防地下工程中应用实测,提出了使用中应注意的问题;实测结果表明GRC风管是一种耐腐蚀且不燃的新型环保材料,适用于人防地下工程.     

尖峰能量法在空压机轴承故障诊断中的应用

振动的尖峰能量能判断机械零部件的运行状态,作为对天然气厂关键动力设备的螺杆空气压缩机而言,利用尖峰能量可实时地检测螺杆空压机的轴承的性能,成功地预测故障的发生,避免设备的进一步的损坏。通过计算和实践;证明该方法对螺杆空气压缩机故障诊断是有价值的。     

新型除湿模式在国防工程中的应用

针对常规热湿联合处理技术应用于国防工程时出现的室内温湿度波动大、机组运行能效低等问题,提出利用温湿度独立控制理念构建国防工程新型除湿模式。该除湿模式由新风处理系统(全工况除湿机)和空气循环处理系统(一体化分流节能型除湿机)构成。计算分析表明与应用于常规热湿联合处理系统相比,同型号一体化分流节能型调温除湿机应用于温湿度独立控制系统(新型除湿模式构建的国防工程)时,其制冷量可增加约21.3%。