基于应变模态分析的损伤识别方法研究

针对传统的结构损伤识别指标对结构早期局部损伤不敏感的现状,基于应变模态参数识别技术,研究了一种能识别早期损伤位置和损伤程度的损伤评价指标.该指标是测量结构上一系列关键点的应变,运用应变模态参数识别技术获得应变模态振型,并构造应变模态差这一损伤评价指标,达到了识别结构早期损伤位置和损伤程度的目的.数字仿真和实验结果表明,...     

基于应变能均化指标和云模型的结构损伤识别

为了解决测量噪声等引起的损伤识别不确定问题,提出了基于应变能均化指标和云模型相结合的识别方法。分析了结构的模态应变能以及两种损伤指标,并考虑到模态应变能耗散率指标和等效指标之间的互补性质,通过均化方法建立了模态应变能均化指标;给出了云模型的基本理论,分析了云模型的数字特征、云处理算法以及确定度计算方法;结合随机测量噪声等引起的不确定性问题,建立了基于应变能均化指标和云模型的损伤识别方法。数值计算结果表明,应变能均化指标的识别结果略优于应变能耗散率指标和应变能等效指标,当考虑随机测量噪声时,云模型与应变能均化指标相结合的方法可以较好地进行含噪数据的损伤识别。     

结构损伤位置识别的组合指标法

基于应变模态对结构局部特征变化比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,以既能实现准确定位又便于工程应用,以动力响应诊断的应变模态指标为基础,结合频率指标提出了实用的组合指标.理论证明和数值仿真结果表明,无论单处还是多处损伤、低阶还是高阶模态,损伤识别组合指标均能在判断损伤存在的同时准确定位损伤.     

基于应变测试数据的梁结构损伤识别

本文采用结构应变测试信号,引入了伪比能概念,直接在时域内对梁结构进行损伤识别。为了减少损伤识别的分析计算时间、提高识别精度,采用了“两步法”识别法：第一步,建立了伪比能（Pseudo Strain Energy Density）损伤识别指标,利用其来进行损伤定位;第二步,在损伤定位的基础上,利用遗传算法对损伤部位的具体损伤程度进行判别。并通过编程连接了Matlab与ANSYS,形成了完整的基于遗传算法的结构损伤识别系统。最后,通过一钢筋混凝土三跨连续梁有限元模拟数据,验证了本文提出的方法的有效性。     

推荐一种测定材料损伤因子和损伤应变能释放率的简单方法

损伤因子D和损伤应变能释放率Y是损伤力学中的两个重要参量。本文将Lemaitre的应变等价性假设应用于纯剪切的情况,导出了D和Y的相应表达式,以此作为用薄壁圆筒扭转测D和Y的理论依据。文中以35号钢为材料,测出其相应的Dc和Yc。     

基于环境激励的桥梁结构动力测试及模型修正

桥梁结构的动力特性是结构动力计算和抗震分析的基础,也是桥梁健康状况监测的一个重要指标.首先根据设计图纸建立了312国道上的一座公跨铁立交桥的三维有限元模型,分析了桥梁的动力特性,同时通过环境振动测试获得了桥梁的实测动力特性,然后在灵敏度分析和优化理论的基础上,选取了一组设计参数,对桥梁的有限元模型进行了修正.修正结果表明该方法简单有效,修正后的有限元模型能够较好地反映桥梁的动力特性,可用于检测桥梁在复杂外力作用下的动力响应,能更好地为后期的损伤识别和健康评估服务.     

基于跨模型模态应变能指标的网架结构损伤定位

提出新的模态应变能指标来定位具有较大识别规模的网架结构损伤. 所提指标不仅改进了表达式,还引入了跨模型模态应变能的概念. 与传统模态应变能仅利用损伤结构的模态振型不同,跨模型模态应变能同时利用未损结构和损伤结构的模态振型. 定性分析与蒙特卡洛分析均表明,与传统模态应变能相比,跨模型模态应变能受测量误差的影响较小. 针对某392杆网架结构的数值分析表明,指标表达式的改进对所提指标抗噪性能的提升起主要作用,而跨模型模态应变能的引入有利于进一步改善所提指标的鲁棒性. 所提指标比传统指标具有更强的抗噪能力,更适用于具有较大识别规模的网架结构损伤定位;选取较多的模态参与计算有利于增强所提指标的抗噪能力.     

损伤定位中应变模态指标的改进研究

由于传统的应变模态差指标峰值大小随损伤程度而变化,在利用应变模态差指标作为神经网络输入来识别损伤位置时,就很可能产生误判,为消除损伤程度对应变模态差指标的影响,本文对应变模态差指标进行改进,并给予了理论证明,并通过悬臂梁数值仿真算例进行验证。验证结果表明,所建议的改进方法指标与理论研究一致。     

环境激励下的石油钻机模态分析

针对钻机在一定转速下振动剧烈的问题,运用实验模态分析原理对ZJ70D钻机在工作状态下进行了振动测试.利用谱分析原理对环境激励下单纯利用响应信号参数识别的方法进行了研究.得出整个系统的频响函数曲线,并识别出前20阶模态频率.测试结果表明:转盘是引起钻机井架底座振动的主要原因,斜立柱是整个系统的薄弱环节,提出从转盘入手,增加转盘和方补心的同心度的方法缓解当前的振动问题.     

基于应变模态及结构优化技术的结构损伤程度识别方法

应用结构优化技术对结构损伤程度进行识别.在结构损伤区域内,以每个单元拟识别的损伤程度指标作为设计变量,以结构局部区域内损伤前后应变模态差极小为目标函数,建立结构识别模型,采用序列线性规划法求解识别模型,算例表明此解可以很好地定位结构损伤的位置及程度.     

基于多维激励应变能响应Rayleigh阻尼系数计算方法

Rayleigh阻尼模型广泛应用于结构地震响应计算,致使Rayleigh阻尼系数计算方法将显著影响结构响应,而地震多维激励是同时作用于结构,且应变能响应能较好地反映结构力学行为,因此,本文对基于多维激励应变能响应的Rayleigh阻尼系数计算方法进行了研究。根据单维地震激励时应变能响应的计算公式,构建出用于计算应变能响应的合理虚拟激励形式,应用于多维激励体系,提出计算多维激励时应变能响应的虚拟激励法,并构建出振型阻尼比变化量平方的新型权重系数,提出基于多维激励应变能响应的Rayleigh阻尼系数计算方法。分别以不带楼板的双向对称、单向偏心和双向偏心的大跨空间钢结构,以及带楼板的对称双塔、非对称双塔和非对称三塔钢筋混凝土结构为工程案例,以多条实际地震波作为激励,对提出的算法进行验证。结果表明：对于双向对称空间钢结构,基于各类阻尼系数计算方法求得的结构响应误差均较小,对于单向偏心和双向偏心空间钢结构,基于二阶振型阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为5.89%和19.64%,基于多维激励应变能响应阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为0.00%和6.10%,对于对称双塔、非对称双塔和非对称三塔结构,基于二阶振型阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为5.76%和51.17%,基于多维激励应变能响应计算求得的结构响应误差最小值和最大值分别为0.07%和4.48%,证明该计算方法是合理的。     

地震激励下SRC框架-RC核心筒混合结构损伤模型

基于前期对往复荷载作用下SRC框架-RC核心筒混合结构中各构件关于主要设计参数敏感度分析和损伤模型的研究成果, 提出了以基本自振周期作为自变量的损伤表征函数, 并借助结构设计分析软件SAP2000对30层混合结构进行弹塑性动力分析, 采用“预定损伤法”揭示了损伤楼层 (数量、位置及程度) 、高宽比、刚度特征值等因素与整体结构地震损伤之间的关系, 最终建立了SRC框架-RC核心筒混合结构的多因素地震损伤模型.研究将增强对SRC框架-RC核心筒混合结构抗震性能研究的系统性.     

基于决策树的导管架海洋平台损伤定位

目的为提高导管架平台损伤定位的精确性和鲁棒性．方法将决策树模式识别分类方法与结构振动响应结合引入海洋平台的损伤定位,以节点的一阶模态振型差、斜率差、曲率差为损伤决策树属性构建决策树进行损伤定位．最后通过一个三腿导管架海洋平台的损伤定位验证所提方法的有效性．结果提出了一种基于决策树与振动响应的海洋平台损伤定位方法,数值算例表明该方法随着噪声水平的加大和损伤程度的降低,损伤定位的准确率不断下降．运用该方法进行实验模型的损伤定位精度高于90％．结论该方法具有较好的定位效果,在实际工程中有一定的适用性和实用价值．     

基于双参数的结构损伤两阶段检测方法研究

研究两阶段结构损伤检测方法，建立结构有限元模型，计算曲率模态指标，并根据该指标进行损伤定位。然后计算可能损伤分段每个单元的模态矩参数，估计出损伤分段的损伤程度。对以上2个损伤识别参数进行参数分析．将分析结论用于典型损伤工况的识别并取得成功。文中方法可以确定结构损伤位置，同时针对具体损伤位置给出大致的损伤系数估计值。     

基于标点法的土体局部应变数字图像量测

提出一种基于标点法的土体局部应变数字图像量测方法来测量加载过程中土样中部区域的应变。精度分析表明,利用该方法测得轴向应变和横向应变量测精度可达±0.007%,剪切应变量测精度可达±9.0×10-5;通过刚体平移试验分析了镜头畸变引起的系统误差分布规律,在保持目标区域尽量居中的前提下,系统误差可以控制在0.02%以内。给出了一个无侧限压缩试验的应用实例,在加载的各个阶段利用数码相机拍摄照片,借助数字图像处理技术得到各阶段节点位移进而求得标记区域内4个高斯点处的应变值,并对试样中部区域和试样整体的变形过程进行对比。结果表明,该方法可以真实详细地反映土样局部区域的变形演化过程。     

基于虚拟仪器技术的动态应变测量系统设计

介绍了应变测量的现状和虚拟仪器技术,并在 Visual C 6.0开发平台上,设计开发出基于虚拟仪器技术的动态应变测量系统.