未知输入下的复合反演研究

回顾了近年来未知输入情况下的结构参数识别算法,并针对未知输入情况下的复合反演算法做了深入研究,总结归纳了这类算法的特点和应用条件,并在此基础上提出了能够用于具有多个未知输入组合下的复合反演算法。此方法是基于最小二乘原则并结合统计平均思想的一类迭代算法,对于在多个未知输入情况下的结构(例如在地震动和风荷载共同作用下等),可以用来识别结构参数并同时反演多个未知输入。与仅适用于具有一个未知输入情况下的复合反演算法相比,本文方法具有更广泛的应用背景,最后以一个4层剪切型结构为例来验证本文方法。有噪声情况下和无噪声情况下的识别结果显示本文方法具有一定适用性。     

有限测点下结构复合反演的混合法

回顾了近年来输入信息未知条件下结构识别的复合反演算法，并对输出信息测试不完备条件下的复合反演问题做了深入的研究。提出了时频域混合的复合反演算法。该算法首先在时域内利用子结构上的测试信息反演未知输入，然后在频域内依据反演得到的未知输入和有限测点上的响应信息构造目标函数来识别结构参数。该算法适用于具有多个未知输入的情况，与仅适用于单个未知输入条件下的复合反演算法相比，具有更广泛的应用价值。最后用一数值算例说明了本文算法的可行性。     

结构物理参数时域识别的子结构方法研究

研究了输入、输出信息皆不完备情况下的结构参数识别以及荷载反演问题。阐述了一种通用的子结构动力方程及其参数识别方程建立的基本原理和方法,并针对实际工程检测中子结构参数识别方程的输入特性,分别采用一种与之相适应的分解反演算法或统计平均算法。子结构技术与分解算法或统计平均算法的有效结合,为有限测点条件下的结构参数识别及荷载反演问题提供了一个较好的解决方案。大量的数值计算结果表明,本文提出的方法具有很好的参数识别精度及荷载反演效果。     

基于动态响应灵敏度同步反演结构物理参数与输入的算法

提出一种基于动态响应灵敏度概念,仅利用结构少数测点上的动态响应同步反演结构物理参数和输入的方法。首先,将结构的输入力进行正交多项式分解,推导了结构动态响应对输入力的正交系数和结构物理参数的灵敏度计算公式;然后,构造结构参数与输入同步反演的识别方程,并采用阻尼最小二乘法求解方程,同时识别结构物理参数变化与输入力时程;最后,分别利用一个五层平面框架结构和一个九榀三维刚架结构验证了方法的有效性。研究结果表明,该方法可以克服测量噪声和初始模型误差的影响,同步精确地识别结构的输入力和局部损伤引起的结构物理参数变化。     

有限测点下结构参数与基底激励的同步反演

提出一种利用结构在未知基底激励作用下,少数测点上的动态响应同步反演结构物理参数与基底激励的算法。首先,利用正交多项式展开结构基底激励,推导结构动态响应对结构物理参数和正交系数的灵敏度公式,并通过引入权值,克服由于不同待识别参数之间灵敏度向量的数量级差别较大而引起的灵敏度矩阵病态问题;然后,构造同步反演结构物理参数与基底激励的识别方程,并采用阻尼最小二乘法通过迭代计算求得方程最优解,完成结构物理参数与基底激励的同步反演;最后,采用一个12层的高层框架结构验证了算法的有效性。研究结果表明,该算法可利用少数测点响应同步精确反演结构的物理参数与未知基底激励。     

基于周期统计平均的结构动力复合反演研究

研究了输入未确知条件下的参数识别、荷载反演问题。根据激励的周期特性，运用统计平均的思想，构造出一类时域识别反演算法。数值算例表明，该算法的参数识别精度高，且具有很强的噪声适应能力和初参数选择鲁捧性。将本算法与全量补偿算法有机会结合，可更好地解决在旋转动力设备周期激振力作用下的结构参数识别及荷载反演问题。     

混合遗传算法在结构动力反演中的应用研究

研究了输入荷载未知条件下的结构参数识别及荷载反演问题,该问题最终归结为一个非线性的优化问题求解,根据目标函数、约束条件的具体特性,采用BFGS算法作为局部搜索算子,构造了基于浮点编码的混合遗传算法。针对系统输入未知的激励特性,采用分解反演的计算策略,从而提高了动力反演中混合遗传算法的稳健性和收敛速度。数值算例表明,这种方法具有很好的参数识别精度及荷载反演效果,对测试噪声有较强的适应能力。     

输入未知下非比例阻尼结构参数识别方法的研究

在地震动、地脉动等环境激励下的结构动力测试中,由于输入信息的随机性和作用位置的不确定性,输入信息是难以测试或难以精确测试的。本文在研究前人关于复合反演算法的基础上,提出加权平均修正算法,解决了地震动未知情况下结构参数的识别问题;在此基础上,本文研究非比例阻尼模型下的识别问题,针对堆积阻尼模型下的结构系统,结合松弛算法和加权平均修正算法,提出比例输入未知条件下非比例阻尼模型结构参数系统识别的迭代修正算法。     

地震动反演及结构参数识别的EKF算法

讨论了信息不完备的情况下剪切型结构的参数识别问题,利用不完备的测量信息,在系统载荷未知的条件下,采用最小二乘方法反演得到地震动响应时程,用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法识别结构的动态物理参数,解决了扩展卡尔曼滤波算法需要输入的问题,取得了满意的参数识别结果。系统仿真算例表明,在引入20%的白噪声条件下,识别结果仍具有较高的计算精度,说明EKF算法用于剪切型结构参数识别时有较强的鲁棒性。     

基于推广卡尔曼滤波算法的结构模型的参数识别

近年来,在结构工程领域中出现了许多参数识别技术,并将这些技术用于结构损伤程度的评价。但是目前多数结构识别方法都是模态参数识别。本文是基于推广卡尔曼滤波的算法,从结构模型的输入激励信号和输出的响应信号中,直接识别结构模型的物理参数。同时针对结构系统的特点,提出解耦的结构参数识别算法,大大降低了参数估计的计算量。在文中给出两个结构模型的几次振动台在地震波输入下识别的结果,并根据所识别的参数对结构模型破坏程度进行评阶,结果表明该方法对结构参数估计是一种有效的方法。     

输入信息不完备下预报-校正类识别法探讨

输入信息测试不完备是结构动力测试中常遇到的问题,本文在回顾这方面文献的基础上,重点对预报-校正迭代算法进行了研究,针对该算法提出的第一类迭代过程,分别从部分输入未知和全部输入未知两方面进行讨论,从理论分析和数值算例说明了该迭代算法存在的不足,证明了学者们长期以来对该算法提出的疑问.     

全量补偿复合反演算法的改进及其应用

全量补偿法的提出为部分输入未知条件下的结构参数识别以及荷载反演提供了一个很好的思路,但由于该算法在进行参数估计时没有考虑已知输入与未知输入的可信度差别,因此参数收敛过程中会产生振荡现象,收敛速度相对较慢。在此基础上,充分利用部分输入可确知而部分输入未知的激励特性,构造了一个基于加权最小二乘准则的改进算法。与原算法相比,改进算法不仅在理论上更加完备,而且其收敛特性也有质的改善。在同等的参数识别精度条件下,其所需的迭代次数仅为原算法的十分之一。     

Uncertainty analysis based on sensitivity applied to angle-ply composite structures

This article describes a finite element-based formulation for the statistical analysis of the response of stochastic structural composite systems whose material properties are described by random fields. A first-order technique is used to obtain the second-order statistics for the structural response considering means and variances of the displacement and stress fields of plate or shell composite structures. Propagation of uncertainties depends on sensitivities taken as measurement of variation effects. The adjoint variable method is used to obtain the sensitivity matrix. This method is appropriated for composite structures due to the large number of random input parameters. Dominant effects on the stochastic characteristics are studied analyzing the influence of different random parameters. In particular, a study of the anisotropy influence on uncertainties propagation of angle-ply composites is carried out based on the proposed approach.     

管道修复用管状纺织复合材料的力学性能分析

管状纺织复合材料作内衬管修复受损管道,是通过气压或水压翻转衬于管道中的,在翻衬过程中,由于翻衬压强的作用,管状纺织复合材料要承受复杂的应力与应变。本文中通过有限元方法对管状纺织复合材料翻衬时的应力和应变情况进行了分析,而且有限元模拟值分别与理论值和试验值进行了比较。结果表明：管状纺织复合材料在翻转时,翻转的头端,应力和应变不稳定,有应力集中的情况,因此在翻转头端最容易发生管状纺织复合材料的破裂;在管状纺织复合材料几何参数与组分材料一定的情况下,可通过有限元方法,给出不同翻衬压强值下其可修复管道的管径范围。     

Synthesis,characterization and in vitro studies of polysulfone/graphene oxide composite membranes

The aim of the study was the synthesis of polysulfone (PS)/graphene oxide (GO) composite membranes by phase inversion method as well as their structural, morphological, thermal and mechanical investigation. The performance of composite membranes in terms of distilled water and ethanol fluxes was investigated. The biological activity of mouse mesenchymal stem cells in contact with the new materials was measured. The successful incorporation of GO nanosheets within the PS matrix was confirmed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. Tensile tests indicated a key contribution of GO to the improvement of mechanical performances of PS. Ethanol and water fluxes decrease was remarked with GO addition and was assigned to the stabilization of composite membrane structure. Composite membranes cytotoxicity, cell viability and proliferation potential tests indicated excellent biocompatibility, enhancing cell proliferation and grouping for higher amount of GO within PS matrix.     

提取脉冲响应函数的小波变换法及时域法分析

针对有关文献提出的利用小波变换来求取结构系统脉冲响应函数的方法,指出利用小波变换的方法与传统的基于Duharmal积分的时域法具有一致性,并且时域法具有更高的效率。文中简要地介绍了这两种方法的原理,并且在小波分解层数的意义上从多层分解到一层分解以及到时域法,详细分析了利用小波分解的实质,指出时域法是小波分解方法在层数上的延伸,因此是效率最高的。用矩阵广义逆的方法克服了时域法在对输入信号采样时存在的问题。用四自由度的弹簧-质量-阻尼系统进行了仿真,并且在悬臂梁上进行了实验,结果都表明本文得出的结论是正确的。