基于残余力向量法的桁架结构损伤直接识别法

提出一种基于残余力向量理论的桁架结构损伤直接识别方法.先由灵敏度分析,求出结构刚度联系矩阵,再由刚度联系矩阵将损伤后的刚度摄动矩阵展开成对角矩阵,代入残余力向量方程,得到由刚度联系矩阵表示的新残余力向量方程,经过整理,此方程可以直接求解,即可得到各杆件刚度的损伤量,由此可识别出桁架结构的损伤杆件及其损伤程度.最后以一桁架结构模型进行数值仿真分析.结果表明,该方法具有计算简单,计算量小等优点,仅需损伤后第一阶模态参数,就能够准确识别出结构的损伤情况,证实了该方法的有效性.     

模态噪声影响下基于残余力向量的损伤识别

提出了一个考虑模态噪声影响的基于残余力向量法的损伤识别两步法。首先从理论上证明了由连续观测所得的模态参数计算的残余力向量样本,其均值向量可以作为损伤位置识别的标识量。在可能损伤位置确定后,通过提取刚度矩阵和质量矩阵中与损伤相关的自由度来减少计算量,用矩阵缩减后得到的残余力向量构造遗传算法优化目标函数,来识别损伤程度。数值算例证明,该方法具有较好定位和定量识别效果和抗噪声能力。     

残余力向量法直接识别剪切型框架结构损伤的有效性研究

介绍残余力向量法的基本理论,提出识别框架结构损伤的方法。以某个损伤工况已知的框架结构为例,计算识别其损伤情况。研究表明,只需损伤结构的一阶模态即可识别结构损伤情况,且该方法的有效性通过对比分析得以验证。     

基于关联模态云推理算法的输电塔结构损伤识别

为了解决输电塔等工程结构在不确定因素干扰下的损伤识别问题,提出了一种基于关联模态的云推理算法。建立残余力基本方程,并分析了基于残余力向量的损伤识别原理;提出了基于残余力的云推理算法,给出了云模型的数字特征,分析了前件云发生器和后件云发生器,给出了基于灰云模型的定性规则库建立方法,并利用云规则组成了相应的云推理系统。考虑到残余力法易受测量噪声等不确定因素干扰的弱点,进一步提出了关联模态云推理算法,以提高损伤识别的精度和可靠性,并采用输电塔结构模型进行了损伤识别研究。数值计算结果表明,关联模态云推理算法可以较好地识别出结构损伤,其识别效果明显优于残余力向量法和残余力云推理算法。     

基于节点坐标变量的桁架大位移非线性有限元法

为求解桁架大位移问题,提出了一种基于节点坐标变量的非线性有限元法——以杆端节点坐标向量为显函变量写出单元杆端力向量表达式,由单元杆端力向量装配结构非线性平衡方程。求解时,首先根据矩阵微分理论求出单元杆端力向量关于杆端节点坐标向量的导数矩阵,由该导数矩阵装配结构非线性微分平衡方程;然后按照Newton切线法原理建立等效线性逼近方程,引入边界约束条件得到结构节点坐标的迭代公式。研究结果表明：该方法稳定性好、精度高、收敛速度快且简单易用,为求解桁架大位移问题提供了一种有效方法。     

桁架结构损伤识别的最小秩方法

在结构损伤的早期阶段,损伤往往集中发生在少数单元,损伤前后总体刚度矩阵差的秩较小。本文给出一种基于矩阵最小秩理论的计算方法,对损伤结构的模态力余量方程进行求解,反演得到总体刚度矩阵的变化量。数值试验表明,该方法对桁架结构的损伤可进行精确的定位和标定。     

桁架结构损伤识别的最小秩方法

在结构损伤的早期阶段，损伤往往集中发生在少数单元，损伤前后总体刚度矩阵差的秩较小。本文给出一种基于矩阵最小秩理论的计算方法，对损伤结构的模态力余量方程进行求解，反演得到总体刚度矩阵的变化量。数值试验表明，该方法对桁架结构的损伤可进行精确的定位和标定。     

基于刚度矩阵的桥梁损伤识别研究

结构损伤本质上是结构局部刚度和质量的改变,反映在结构动力特性上是模态参数的变化.针对桥梁损伤往往只是局部刚度改变的情况,提出一种基于结构及其子结构的刚度矩阵,利用固有频率和振型确定子结构刚度矩阵的改变程度,以及改变了刚度矩阵的子结构的位置,来判断桥梁损伤的位置及其程度的结构损伤识别方法.从识别结果看,该方法能对桥梁结构的损伤位置及其程度做出准确的识别.,     

梁结构振动分析的连续单元法

连续单元法由精确的形函数推导而来,它能精确计算出结构的动态特征.对于一般的结构,要得到精确的形函数并不容易.因此,介绍一维结构的连续单元法的一般方法:由结构运动方程建立状态向量方程和利用单元传递矩阵得到单元的刚度矩阵.计算了杆、直梁和曲梁的频率响应,得到了较好的结果.     

结构损伤识别的残余向量法及数值仿真

为了找到对小损伤较敏感的参数,在结构自由振动微分方程基础上,利用广义逆和矩阵投影定理,导出了识别效果很好的残余向量投影范数.确定了损伤单元,计算了该损伤单元的损伤因子.算例分析发现,该参数对结构损伤非常敏感,能识别出结构中的微小损伤,而且不受损伤位置的约束,仅需要结构的前几阶模态就能达到很好的效果.     

基于频率改变的结构损伤诊断方法

结构单元的损伤将导致损伤单元的单元刚度矩阵以及结构的总体刚度矩阵发生变化,通过损伤前后自振频率的改变,可对损伤单元刚度矩阵的损伤系数进行反演。本文发展了一种结构损伤定位和标定的两步方法,首先通过反演初步确定结构损伤的位置,然后将损伤单元(三维梁元)的刚度矩阵分解为拉压刚度矩阵和弯曲刚度矩阵,并分别对其损伤系数进行求解,从而确定截面积、截面惯性矩等单元截面参数的损伤情况。数值实验表明,该方法可对结构的损伤进行定位和标定。     

基于频率改变的结构损伤诊断方法

结构单元的损伤将导致损伤单元的单元刚度矩阵以及结构的总体刚度矩阵发生变化，通过损伤前后自振频率的改变，可对损伤单元刚度矩阵的损伤系数进行反演。本文发展了一种结构损伤定位和标定的两步方法，首先通过反演初步确定结构损伤的位置，然后将损伤单元（三维梁元）的刚度矩阵分解为拉压刚度矩阵和弯曲刚度矩阵，并分别对其损伤系数进行求解，从而确定截面积、截面惯性矩等单元截面参数的损伤情况。数值实验表明，该方法可对结构的损伤进行定位和标定。     

RC框架结构损伤指标研究

为了对地震力下框架结构损伤程度进行定量描述,从框架结构刚度退化入手,提出了构件层次上的损伤指标.借助于构件层次上的损伤指标和线性加权的方法进而建立了整个框架结构的损伤模型.采用建立的框架结构损伤模型对一框架结构在地震力下损伤情况进行了分析,获得了地震力下框架结构损伤发展趋势.本文所提出的损伤模型可以对地震力下框架结构损伤情况进行定量描述,为框架结构损伤评估提供一种新的方法.     

空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为有效进行空间刚架结构后屈曲分析,提出一种新的空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法。首先用直接法建立梁单元杆端力与杆端位移的增量关系式,然后根据矩阵微分理论求出单元杆端力关于杆端位移的导数,在求导结果表达式中令杆端位移增量为0,即可得到梁单元切线刚度矩阵。对六层和二十层空间刚架结构进行了后屈曲分析。结果表明：所得的空间梁单元切线刚度矩阵具有足够精度,可有效用于大型空间刚架结构的后屈曲分析。     

Frame property of unequal storey height with specially shaped columns under cyclic loading

A 1/3-scale reinfored concrete (RC) frame of unequal storey height with specially shaped columns was tested under low frequency cyclic loading. The damage characteristic, bearing capacity, deformation capacity and ductility were analyzed. The restoring force model of the frame was obtained based on the study of the hysteresis curve measured in experiment, and the stiffness degeneration characteristics of every storey of the frame were analyzed. Finally the accumulated damage was analyzed with the damage assessment model. It is shown that the seismic behavior of this frame of unequal storey height with specially shaped columns is generally good, but the bottom of first floor column is a weak part, which should be paid more attention in design, and the restoring force model derived from this experiment can be seen as a valuable guide for design and non-linear finite element analysis for this kind of structure.