预应力连续箱梁桥的动力有限元模型修正

以张家港河大桥为对象,建立主桥的初始有限元模型,基于频率指标和振型相关系数指标,定义了相比传统更合理的目标函数,利用实数编码加速遗传算法,基于环境激励模态试验的前7阶模态参数,对其初始有限元模型进行修正,并利用后3阶模态参数,对修正后有限元模型的预测能力进行评估。由修正结果和预测能力可知,采用上述指标定义的目标函数和实数编码加速遗传算法,对预应力混凝土连续梁桥的有限元模型进行修正,获得准确反映其实际动力行为的有限元模型。     

消能减震建筑结构的附加有效阻尼比估计

为估计一栋实际消能减震建筑结构在地震作用下的附加有效阻尼比,提出了一种基于有限元模型修正技术的阻尼比估计和验证方法。考虑到结构初始有限元模型存在较大模型误差,采用基于结构振动模态参数的直接模型更新方法修正初始有限元模型,其中,对于实测振型不完整问题,利用振型扩阶方法补充完整振型。基于模态应变能概念,利用整体结构模态参数识别值,推导了油阻尼器支撑系统附加给结构的有效阻尼比和有效频率的计算公式,并估计了主体结构的频率和阻尼比。以一组实际地震动监测数据为例,采用建议方法估计有效阻尼比和有效频率,通过对比修正模型的预测响应与实际监测数据,验证了建议方法的有效性。     

基于曲率模态的钢筋混凝土梁多点损伤位置识别

采用曲率模态对钢筋混凝土梁的多点损伤位置进行了识别研究。首先用有限元程序建立结构模型,并计算出位移模态振型,然后用差分法计算出曲率模态;同时对实际结构进行检测,得到结构的振型并计算出曲率模态。通过有限元模型和实际结构的曲率模态计算得到结构损伤因子,通过分析该损伤因子,可以判断实际结构的损伤位置。数值模拟算例分析表明,曲率模态对结构的损伤较敏感,用该方法识别结构的多点损伤位置是行之有效的。     

钢桁梁悬臂施工状态模态试验及有限元分析

为了获得钢桁梁在悬臂拼装施工状态的振动特性参数,以便对钢桁梁施工阶段的有限元计算模型进行校核;加工制作了某钢桁梁试验模型,采用DASP动态测试系统实测了模型梁的频率和振型,基于实测结果采用有限元计算软件MIDAS对钢桁梁模型进行了有限元分析,间接识别了螺栓的连接刚度。模型试验结果表明:模态试验测得钢桁梁悬臂施工状态的前3阶振型与有限元计算的振型基本吻合;基于修正后的有限元计算模型模态分析结果与实测结果误差小于4%,修正后的模型较好地模拟了结构的实际状态。     

环境激励下钢筋混凝土梁模态参数识别研究

基于频域解(FDD)的模态参数识别理论,采用加速度计测量了钢筋混凝土梁的振动响应信息,研究了环境激励下钢筋混凝土梁结构的模态参数识别。通过与理论计算结果分析对比表明,基于频域分解的模态识别方法在环境激励下较好地识别出了钢筋混凝土简支梁实验试件的模态参数。该方法可用于环境激励下钢筋混凝土梁结构的模态参数识别。     

基于模态扩阶法的结构损伤识别方法应用研究

动力参数法诊断结构损伤时往往需要完整的自由度信息,而在实际工程中很难测量到结构的全部自由度信息.以一钢筋混凝土简支粱为例,通过模态扩阶法将实测的不完备信息扩充到完备的实测信息,使理论自由度与实测自由度相匹配,在此基础上用振型转角差法和模态应变能法对该简支梁结构进行损伤识别.结果表明利用振型转角差法和模态应变能法均较好地...     

基于模态应变能的梁结构损伤识别

单元模态应变能法诊断结构损伤时理论上需要完整振型,而实测振型往往是不完备的。本文以梁结构为例,基于理论自由度和实测自由度相匹配的原则,对不完备振型信息进行扩充处理,然后再应用模态应变能的方法进行损伤识别。结果表明,当仅测得不完备的振型信息时,单元模态应变能法能很好应用于结构损伤识别,为实际工程的损伤检测提供了依据。     

基于静动力测试的混凝土T形梁有限元模型修正

为建立适用于混凝土T形梁的有限元模型,以钢筋混凝土T形简支梁为研究对象,利用联合静动力的有限元模型修正方法对混凝土T形叠合梁进行模型修正.首先利用ANSYS建立混凝土T形简支梁有限元模型,根据工程经验初选混凝土弹性模量等待修正参数.构造实测响应与相应响应差值的目标函数,通过灵敏度分析,筛选待修正参数并设定待修正参数取值区间,在区间内选取5组随机的参数值作为“试验”模型,利用联合静动力的修正方法对参数进行迭代修正,修正后模型的静动力响应计算值与“试验”值吻合较好.在简支梁的基础上,将此修正方法推广到三跨连续梁,修正结果良好,验证了该方法的适用性和准确性.     

基于响应功率谱传递比的应变模态参数识别方法研究

结构工程在建成服役后,其动力灾变和安全服役问题突出。在研究结构动力灾变机理和动力安全性评估时,一个关键问题就是正确地识别结构工作时的动力特性或模态参数。近年来,应变模态参数由于其对结构损伤较位移模态参数具有的更高的灵敏度等优点而受到较为广泛地关注,应变模态参数识别也成为了结构健康监测领域的研究热点。文章对基于功率谱传递比的应变模态参数识别方法进行了研究。论文构建了应变功率谱传递比的概念,证明了应变功率谱传递比函数在系统极点处具有与两测点应变振型之比等价的特性,并将其用于结构应变模态分析。最后,通过数值算例和实验梁振动测试分析验证了方法的准确性和有效性。     

基于模态挠度法的预应力连续箱梁桥状态评估

以预应力混凝土连续梁桥的通扬运河大桥为研究对象,探讨基于运行试验模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用。建立其有限元模型,通过环境激励振动试验获得其试验模态参数,基于柔度矩阵指标和挠度指标定义的两个目标函数,利用实数编码的加速遗传算法修正大桥的有限元模型,获得基本准确反映大桥实际静力行为的有限元模型。借助其有限元模型对试验模态振型质量归一化,利用振型已质量归一化的环境激励振动试验的试验模态参数,可获得桥梁结构已知载荷作用下的试验模态挠度,通过与静挠度实测值比较,可对桥梁的状态作出评估。结果说明基于运行试验模态分析的模态挠度法应用于桥梁状态评估的可行性与有效性。     

结构动力模型的改进直接修正方法及工程应用

直接模型修正方法是一类经典的解析动力模型修正技术,该方法具有计算高效和精确匹配目标模态参数等优点,但仅考虑与频率和振型相关的约束,导致修正模型预测的模态参与因子与实际识别值存在差异.针对该模态参数匹配不完备问题,提出了一种改进的直接模型修正方法.改进方法考虑模态参与因子在质量矩阵中的修正,采用约束最小化技术,推导了质量...     

桥梁损伤识别的实用模型修正方法研究

对面向损伤识别的桥梁结构模型修正实用方法进行了研究。提出了基于振动特性测量的三步模型修正策略和综合利用通用有限元程序ANSYS的优化功能进行模型修正的方法。为了缩减待修正的参数,根据计算目标函数对每个单元参数的敏感性,进行子结构划分,通过对子结构参数的修正进行结构损伤的大致定位,然后对确定为损伤的子结构的每个单元进行参数修正,进行结构的损伤定量识别和状态评估。修正算法的优化方法采用ANSYS一阶优化方法和随机搜索方法,敏感性分析和模型修正完全基于ANSYS软件进行,较适合于实际工程的应用。为了说明方法的可行性,以某一实际三跨预应力钢筋混凝土连续箱梁桥为仿真算例,以结构模型的单元刚度衰减来模拟损伤,进行损伤识别,达到了较好的效果。     

基于相似模型试验的导管架平台有限元模型修正

根据设计尺寸建立的有限元模型与实际结构之间不可避免地存在一定偏差,须根据试验测量数据对有限元模型进行必要的修正。基于相似原理设计制作完整平台和损伤平台的缩尺模型,开展模态试验;根据模态置信准则(MAC)评价试验模态数据和有限元计算数据的相关性。应用灵敏度分析方法对结构设计变量进行分级,以有效识别出平台结构中的待修正参数。针对含有未知损伤的海洋平台,采用结构参数的优化方法,识别损伤位置并实现损伤平台有限元模型的更新。结果表明:对于完整平台,修正后前六阶固有频率的误差均值由修正前的17.22%降至2.78%,修正后的有限元模型更接近试验结构;平台损伤后MAC显著降低,根据优化方法可准确定位出2个缺失构件的位置,且修正后固有频率的误差均值由25.94%降至4.79%。通过修正可为在役海洋平台安全评估提供一个准确的有限元模型。     

藏式宫殿建筑门厅结构动力特性识别与有限元模型修正

门厅结构是藏式宫殿建筑地垄结构中唯一的木构架承重结构。由于木构架的残损,可导致其刚度和承载能力均有所降低。为研究某藏式宫殿门厅结构的动力特性及安全性能,通过环境激励下的结构动力特性现场测试识别了门厅结构的东西向和南北向振动的前3阶模态参数。按照实际尺寸建立门厅结构的精细化有限元模型,通过模型设计参数灵敏度分析,确定边界弹簧刚度参数和顺纹承压木构件材性参数作为模型修正参数,基于实测结果采用参数型模型修正方法,使修正后模型的各阶模态频率计算值与实测值的误差小于5%,振型残差小于0.3,振型模态置信准则(modal assurance criterion,MAC)值大于0.9,表明修正后的模型可以较好地反映门厅结构的真实动力特性,可用于后续藏式宫殿门厅结构的状态评估。     

钢筋混凝土柱支承筒仓模型模态试验与有限元分析

利用有限元软件对钢筋混凝土柱承式单仓模型进行模态分析,得到用于指导测点布置的数值计算结果;通过对柱承式立筒仓模型进行环境激励模态试验,获得了模型结构的前几阶模态参数及其特点;通过对模态参数进行模态验证、振动台试验和有限元对比分析,验证了试验结果合理及试验方法可行,为开展实仓结构的现场模态试验奠定基础。     

基于环境激励测试的开元寺塔动力性能分析

采用环境随机激励技术对定州开元寺塔的动力特性进行现场测试，提出一种新的空间测点布置方案——同向平行测试法，利用该方法可以对开元寺塔平动及扭转模态分量进行有效测量。基于现场实测数据，结合Welch自功率谱密度法和随机子空间法得到砖塔的自振频率、振型等参数，并反演推算出砖塔结构的层间刚度。研究表明砖塔东北侧新砌筑结构层间刚度普遍大于东南侧旧塔体结构，随着高度的增加砖塔的层间刚度逐渐减小。基于动力测试分析数据，建立并修正了ABAQUS有限元模型。有限元模型模态分析结果与实测结果对比误差较小，说明模型较为可靠，可以为古塔的后续动力响应分析提供数值模型。     

测量模态不完整情况下空间网架结构的损伤识别

空间网架结构杆件数量庞大,自由度数目很多,要测得完整的模态数据有很大的困难。如何利用有限的测量信息对结构的损伤情况进行判断是一个实际的问题。对测量自由度不完整情况下网架的损伤识别,提出了两步法:第一,将测量的振型通过动力扩阶方法得到完整振型,利用模态应变能进行疑似损伤杆件判断;第二,利用最小二乘支持向量机对第一步判断的疑似杆件进行进一步的杆件损伤定位和定量。以一个空间网架结构为模型进行了数值模拟验证,结果表明对于测量模态不完整的网架结构损伤识别本文提出的方法是有效的。     

输电塔结构动力特性研究

本文根据多条输电线路工程中不同类型、不同高度输电塔为原型 ,建立空间有限元模型 ,利用模态分析研究输电塔结构的动力特性 ,计算出结构第 1自振周期及其振型 ,以实测所得的周期估算公式为基础 ,经过修正得出较为精确的输电塔结构第 1自振周期近似计算方法和细化后的结构第 1振型系数 ,可用于输电塔设计中风振系数计算 ,最后用实际算例验证了本文研究成果对工程设计有参考意义。     

响应面法的杆式超声电机有限元模型修正

现有杆式超声电机的有限元模型大都采用连续复合材料的简化结构形式,忽略了实际超声电机各部件间的接触特性,导致计算结果与实验结果具有较大偏差。针对该问题,提出了一种采用响应面法的杆式超声电机有限元模型修正方法,来获得高精度的有限元模型。该方法考虑了超声电机螺栓预紧力及各部件接触界面的法向接触刚度和摩擦系数,筛选出显著影响电机工作模态的参数,建立响应面模型替代超声电机的有限元模型实现快速计算结构响应的目的,并以实验模态分析结果为目标对模型进行修正。修正结果表明,修正后的模型模态频率的平均误差由修正前的1.20%降到0.21%,模型精度得到明显改善,表明以响应面的有限元模型修正方法对杆式超声电机以及类似夹心式压电振子的设计具有应用价值。     

不同模态振型在梁结构裂缝识别中的差异

本文采用Gaus2小波对多裂缝梁的不同模态振型进行小波变换,分析了不同模态振型在梁结构裂缝检测中的差别。同时,本文还采用最小二乘法将各裂缝处的Lipschitz指数算得,进而分析了各模态振型函数在裂缝处的奇异性程度。结论表明:梁结构裂缝识别的效果主要由裂缝处的小波系数的模的大小决定。