基于三阶累积量奇异值分解的结构损伤识别

为了在钢筋混凝土结构损伤识别过程中有效地考虑微裂缝引起的非线性特征,提出了一种基于奇异值分解的三阶累积量方法,通过对结构损伤过程中振动加速度信号的三阶累积量进行奇异值分解,根据主奇异值的变化来判断混凝土结构的损伤程度和定性评价结构性状.为了验证该方法,对两根钢筋混凝土简支梁进行了损伤试验,试验数据分析结果与试验中裂缝开展的观察结果比较吻合,表明三阶累积量的最大主奇异值能够有效地反映钢筋混凝土梁在各级荷载作用下结构损伤的变化情况,说明该方法是令人满意和有效的.     

基于裂缝分形特征的钢混梁疲劳损伤精细评估

为了改进传统损伤检测和识别方法在精度和实用性等方面的不足,基于分形理论和图像处理技术,提出提取桥梁关键部分表观裂缝特征和分形盒维数的方法,通过建立表观裂缝分形维数和典型力学参数之间的函数关系实现损伤评估。为了验证该方法的有效性,开展 T型钢筋混凝土简支梁的疲劳加载试验。采用分形理论建立不同疲劳加载和损伤状态下的裂缝分形维数与跨中挠度、一阶频率和静动刚度等实测参数的函数,明确分形维数与损伤指数的匹配关系。结果表明,基于分形维数的损伤评估具有良好的准确性和鲁棒性,可以通过传统物理参数与裂缝分形维数的稳定函数关系对桥梁疲劳损伤进行精细化评估。     

压电柔性梁裂缝损伤识别实验

针对压电柔性悬臂梁裂缝损伤检测与损伤程度识别问题,采用小波包分析和小波神经网络相结合的方法进行裂缝深度识别实验研究.利用小波包频带能量谱构造柔性悬臂梁裂缝损伤指标,即能量比相对变化量的H2范数,并建立压电柔性梁裂缝损伤实验装置.激励柔性梁的振动,记录两路压电传感器采集的振动信号,进行小波包分解并计算损伤指标.将这些损伤指标进行组合,作为小波神经网络的输入特征参数,进行裂缝深度即损伤程度的识别.实验结果表明:能量比相对变化量的H2范数对柔性梁的裂缝损伤敏感,对测试噪声不敏感;采用的小波神经网络可以精确识别柔性梁的裂缝深度.     

基于小波分析的简支梁桥损伤识别

提出了基于小波子带信号能量曲率变化的损伤识别方法。分别对完好和损伤状态下结构的振动响应进行二进离散小波变换,通过信号子带分解与重构将响应分解到不同频带,使叠加的模态响应分离。定义了信号相对能量曲率差损伤指标,利用该指标对结构的损伤进行识别定位。应用此方法对一简支梁桥进行损伤数值分析,结果表明:二进离散小波变换可以对结构振动响应中叠加的多阶模态信息进行有效分离;信号相对能量曲率差指标可以对损伤进行有效识别,且不受激励位置及荷载大小影响。最后通过模型实验验证了该方法的正确性及可行性。     

钢筋混凝土简支梁超载后动力特性试验研究

基于采用动态法评估桥梁结构构件超载后损伤的目的,设计和开展了试验研究和相应理论分析。通过对钢筋混凝土简支梁进行反复超载试验,测出构件从完整到破损,以及不同超载幅值和次数对应损伤状态下的频率和阻尼比等模态参数,考查了其与构件承载力的关系,为采用结构动力参数评估结构损伤分析了频率和阻尼比随损伤状态不同的变化规律,根据试验结果得到频率和荷载等级关系的经验公式,为采用动态法评估既有桥梁提供了理论依据     

振幅对金属橡胶材料疲劳寿命的影响分析

对设计制作的固支圆盘形金属橡胶试件进行了疲劳试验,研究了振幅对金属橡胶材料疲劳寿命的影响。提出了割线刚度和等效黏性阻尼系数两个疲劳参数,分析了疲劳加载过程中承载能力和耗能能力随振动周次的变化趋势,并以疲劳参数为基础建立了金属橡胶材料疲劳损伤与振动周次的数学模型。结果表明,小振幅的初始稳定加载有助于改善金属丝线的力学特性,提高金属橡胶材料的承载能力和耗能能力,而振幅的增大会导致金属橡胶材料疲劳寿命的迅速缩短。     

基于均布荷载面指标的简支梁桥损伤识别研究

桥梁结构是重要的交通基础设施,在保障交通系统安全运营方面意义深远。本文以最为常用的简支梁桥为研究对象,基于模态频率和振型数据,构建均布荷载面及其曲率指标,对结构的损伤状态进行识别。对等截面简支梁的有限元数值模拟分析验证了该方法的有效性。     

金属橡胶材料疲劳损伤性能研究

对设计制作的固支圆盘形金属橡胶构件进行疲劳损伤特性试验研究,对其疲劳损伤性能的分析表明金属橡胶材料的疲劳破坏不同于实体材料,它不会发生突然断裂失效,其疲劳破坏形式主要是其内部的金属丝产生局部断裂、破碎和磨损,从而在构件内部产生累积损伤,宏观上表现为承载能力和耗能性能不断衰减;通过对其内部金属丝两种典型勾连结构耗能方式随振动周期变化情况的分析,揭示金属橡胶材料疲劳损伤机理主要是其内部勾连结构滑移挤压方式的不同及金属丝间的微动摩擦、磨损及断裂;用刚度损伤和阻尼损伤描述金属橡胶的疲劳损伤过程,并提出综合损伤因子D作为金属橡胶疲劳失效判据。     

面向磨削主轴的间隙式密封性能分析

针对磨削主轴间隙式密封不易实现对外部介质密封的问题,利用典型间隙式主轴密封结构,结合实际磨削工况分析主轴静止状态下密封结构各个特征对介质的耗能机制,以及主轴旋转状态下径向间隙和轴向间隙的密封特性;利用数值方法对2种状态下的密封性能进行分析。结果表明,间隙式密封在静态下通过摩阻耗能作用实现密封,耗能作用取决于结构对流体引起的湍动能、湍流耗散率以及流场的速度梯度;在旋转状态下通过径向间隙产生的离心力实现密封,作用随旋转速度的增大而提高。以此为依据设计和制造一种主轴间隙密封结构用于实际磨削加工进行密封试验,试验结果表明该间隙密封具有好的密封特性,能提高砂轮主轴的寿命。     

基于曲率模态和小波变换的结构损伤识别方法

在结构曲率模态基础上,提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,通过损伤前后小波变换系数的变化和分布情况建立了结构损伤指标,可判定损伤存在,确定损伤位置和估计损伤程度,并通过一两端简支梁的数值模拟对该方法进行了验证.