基于P-D-ε特性的重力坝主余震损伤累积分析

发生强震时主震会给重力坝带来损伤破坏,伴随主震发生的多次余震也会给重力坝带来额外的累积损伤破坏,目前关于重力坝在地震作用下的损伤研究大多都只考虑了主震及一次余震。因此,为了更加全面地分析评估多次余震对重力坝结构的累积损伤破坏,基于混凝土塑性损伤模型,结合水工混凝土P-D-ε曲线求解重力坝在多次主余震序列作用下的损伤,并考虑坝体位于水下部位出现裂缝后产生的水力劈裂现象,研究主震受损混凝土重力坝在强余震作用下的非线性动态响应。加载余震直至结构发生贯穿性裂缝破坏,并再次对破坏后的坝体结构重新建模,进一步分析后续的滑移、倾覆失稳情况。结果表明：强主震作用下坝体仅受到轻微至中等破坏,基本满足设计可修复的设计原则;多次余震对重力坝坝体的塑性损伤效益累积作用明显,坝体损伤区主要集中在坝踵、建基面和上游折坡点附近;随着余震次数的累计增加,塑性应变均有不同幅度的提高,最终由于累计损伤产生了贯穿性裂缝;水力劈裂对于重力坝塑性损伤累积、滑移和倾覆失稳等影响显著。     

滑动隔震建筑物的基础板与隔震层间的运动状态研究

将滑动隔震系统（ＳＩＳ）与地面连接处用无阻尼可变刚度弹簧进行连接处理,研究 了建筑物的隔震层和基础板之间的停滑及滑动状态的转变过程,并利用外推法较精 确的判断了它们的转换时刻,且此时可采用大步长计算,节省计算费用。     

基础隔震结构橡胶支座时变非线性特性识别

为了解基础隔震结构在地震作用下的性能状态,基于小波多尺度分析技术提出一种识别橡胶支座时变非线性恢复力模型的方法。首先,基于离散序列小波多尺度分析(multi-resolution analysis,简称MRA)理论,将橡胶支座时变非线性未知恢复力采用Daubechies小波多尺度分解的小波系数近似表达,将时变问题转化为时不变问题;其次,通过最小二乘法估计各尺度小波系数,将估计的小波系数进行重构获得橡胶支座的非线性恢复力;最后,进行数值模拟验证。数值算例表明,在上部结构刚度变化时,该方法可以准确识别出橡胶支座的非线性特性,同时也可以很好地识别出上部结构的时变刚度,验证了该算法的有效性和正确性。     

基于ASNLSE方法的橡胶隔震结构损伤识别

对橡胶隔震结构的在线损伤识别进行了实验研究。建立橡胶隔震结构实验模型,对其进行振动台实验。采用一套刚度元件装置(SED)在线实现结构的层间刚度突变,模拟结构损伤。对结构施加不同地震波基础激励,测量结构各层的加速度响应和基础加速度信号,提出自适应序贯非线性最小二乘(adaptive sequential nonlinear least square estimation,简称ASNLSE)方法,基于测得的加速度信号对橡胶隔震结构的参数及其变化和隔震结构各层位移进行在线识别,判断结构损伤的位置和程度。实验结果表明,ASNLSE方法能够准确识别橡胶隔震结构的参数,并追踪结构参数的变化,且识别的位移与实测位移曲线吻合良好,验证了该方法在基础隔震结构损伤识别中的有效性和准确性,具有实际应用价值。     

框架结构非线性损伤的主成分分析识别方法研究

针对框架结构非线性损伤识别问题,提出一种基于主成分分析的损伤识别方法。利用主成分分析数据压缩和特征提取的特性,首先对结构基准工况响应信号进行处理,提取特征成分,得到主成分模型,然后将结构未知工况响应数据向主成分模型投影,通过构造损伤指标实现对结构非线性损伤的识别。以四层钢框架结构碰撞模型为实验对象,通过螺栓和钢柱构造碰撞非线性损伤源,实验结果表明该方法可有效识别结构的非线性损伤。     

核电桥式起重机桥架结构地震分析方法研究

核电桥式起重机是核电厂常用起重设备,抗震性能要求高。目前核电桥式起重机的抗震分析大多采用反应谱分析。在遇强震状况下,由于反应谱分析只适用于线性结构,分析结果不精确,因此必须对结构进行时程分析。选取Kobe地震波,使用2种不同分析方法,通过ANSYS Workbench模块对地震情况下桥式起重机桥架结构的应力和变形结果进行求解。通过比较得到,在强震分析中,反应谱求解方法结果误差增大,但避免了繁琐计算,节省了时间。所以在地震载荷小或求解精度要求低的情况下可以选用反应谱分析替代时程分析进行求解。     

移动荷载作用下时变简支钢桥损伤识别

针对移动荷载作用下桥梁结构振动响应信号呈现非平稳性的特点,构建新的一阶本征函数自功率谱最大值变化比和一阶本征函数小波能量变化率两个指标来识别时变结构的损伤。首先,采用小波阀值去噪法对时变结构响应信号进行去噪处理;其次,运用解析模态分解定理提取响应信号的一阶本征函数并构建一阶本征函数自功率谱最大值变化比指标来识别结构的损伤位置,在识别结构损伤位置的基础上,将损伤位置处的加速度响应信号的一阶和二阶本征函数进行线性混叠后,采用快速独立成分分析进行分离,得到更有效的一阶本征函数;最后,基于连续小波变换和时间窗思想,提出一阶本征函数小波能量变化率指标来预测结构的时变损伤。通过移动荷载作用下的时变简支钢桥试验验证所提出的损伤指标,研究结果表明,提出的两个指标能够有效识别结构的损伤位置和时变损伤。     

冲击载荷下泵车底架结构疲劳累积损伤试验研究

针对泵车底架长期处于高应力幅值的交变冲击载荷下,结构产生疲劳破坏从而引发泵车倾翻的安全问题,基于随机变幅载荷下结构疲劳累积损伤理论,提出了基于有限元分析与应力试验的结构设计,以及基于全工况随机载荷谱采集处理与疲劳累积损伤试验验证评估技术的精细耐久性设计验证方法,通过底架结构应力试验与疲劳试验进行试验验证.泵车底架结构可...     

强震作用下泵站出水塔结构损伤开裂分析

结合某提灌工程的地域特点及运行情况,以泵站出水塔为研究对象,建立了水体-结构-地基耦联的有限元模型,对泵站出水塔结构的动力特性及损伤模式规律进行研究.结果表明:泵站出水塔在地震作用下易在底部排架-镇墩、中部环形梁-隔板接触位置出现损伤,且随着惯性力作用的增加(峰值加速度为0.4g),该部位开始发生损伤破坏,且损伤沿排架...     

基于旋转主成分分析的颜色组分预测研究

针对传统主成分分析法在建立光谱色彩空间时的“负指标”问题,提出了一种基于旋转主成分分析的颜色组分预测方法。该方法在最大程度保持主成分对原始光谱空间信息的累积方差贡献率同时,将初始特征向量转换为一组可作为实际基础颜色组分的全正向量,这些特征向量中的元素应按列向0或1分化。实验结果表明,这种新的预测方法不仅能很好地揭示目标图像的真实颜色成分,而且还具有较高的光谱数据重构精度。     

热力耦合作用下阀门高温结构蠕变疲劳损伤研究

在运行过程中,高温阀门同时经历高温高压、长时稳定载荷和短时交变载荷的作用,蠕变损伤和疲劳损伤同时存在,但目前针对高温阀门多工况蠕变损伤、疲劳损伤和蠕变疲劳耦合的研究还较少。为此,建立了钠快冷堆调节阀阀体有限元模型,对蠕变、疲劳以及蠕变疲劳损伤进行了计算与安全性评估。首先,采用ANSYS有限元分析软件,结合多工况稳态以及瞬态热力耦合的方法,对高温核电阀门的阀体进行了数值模拟计算;然后,使用蠕变本构方程对高温阀门阀体进行了蠕变分析;最后,以ASME规范的线性累积损伤理论为判据,对高温调节阀阀体进行了蠕变、疲劳以及蠕变疲劳交互损伤安全性评定。研究结果表明：在13种瞬态工况以及4种稳态工况产生的热力耦合作用下,阀体出口处均产生了较高的应力,经分析得出扭矩是造成阀体出口处应力高的主要因素;通过数值计算得出了循环变载荷造成阀体产生的疲劳损伤为0.001 8,而长时间处于高温环境中的蠕变损伤为0.1,由此得出了高温阀门受到蠕变破坏的可能性高于疲劳破坏;该研究结果可为第四代高温核电阀门的分析与设计提供理论基础和技术方案。     

基于主成分分析的薄壁结构截面特征形变识别研究

针对薄壁结构一维高阶模型求解复杂、效率低等问题,提出了一种基于主成分分析的薄壁结构截面特征识别方法.首先,构建了一组基函数捕捉截面变形,建立了薄壁结构的一维高阶模型,基函数被集成在动力学方程中,并通过求解相关的广义特征值问题实现了解耦;然后,基于主成分分析分解特征向量,识别出基函数的轴向变化模式,每个特征向量被正交分解...     

飞行器结构在自然环境激励下损伤检测的研究

飞机结构健康监控研究中,应用自然环境激励方法采集实际工况数据,进行实时在线的监控研究,具有重要的应用价值。基于随机振动理论、虚拟激励原理,利用Fluent软件模拟风洞试验得到飞行环境激励谱数据,应用Ansys软件,以机翼结构作为研究对象,在模态分析的基础上进行随机振动的压力PSD(power spectral density)分析;利用结构随机振动响应的互相关函数幅值向量CorV(correlation function amplitude vector)进行损伤检测的原理,采用互相关函数幅值向量置信度准则CVAC(the cross correlation function amplitude vector assurance criterion)来度量机翼结构有无损伤及损伤程度和位置。结果表明:该方法及数据处理能较好地显示机翼损伤状况,从而确定以飞行载荷激励作为环境激励,实现飞机结构健康监控的可靠性和有效性。     

基于Lamb波的复合材料结构损伤成像研究

本文基于Lamb波和时频分析方法，提出了一种损伤成像方法，对复合材料结构进行在线的连续监测。首先通过高阶板理论建立了Lamb波在各向异性复合材料层板中随传播角度变化的频散关系，得到Lamb波的理论速度分布，为损伤成像提供基准信息；然后采用小波变换对由压电传感元件激励和接收的Lamb波信号在时频域进行分析，提取特征信息，得到散射波的能量分布；在此基础上通过考虑各向异性对Lamb波传播速度的影响，将散射波的能量分布与各个像素点的对比度关联起来，得到损伤的图像，将损伤的情况可视化。同时建立了原型结构健康监测系统，实验研究表明了本文所提出方法的可应用性和有效性。     

桁架结构早期损伤识别的模态倍差耦合仿真研究

在本文中,通过建立桁架有限元模型,随机抽取几个杆件,以降低其刚度的方式来模拟早期损伤(即小损伤);对损伤前后的桁架分别进行模态分析,并提取其模态振型数据,利用Matlab软件对损伤前后的模态振型数据进行放大、减差处理,通过倍差图判断损伤节点,从而找到损伤位置。这里对40个节点的前五阶振型进行了分析。     

复杂结构产品装配序列评价方法研究

针对复杂结构产品的特点,分析了多因素模糊决策评价方法的适用性,采用列表法确定评价因素值,避免了因模糊集函数建立带来的难度.在分析影响复杂结构产品装配序列优劣因素的基础上,提出一种在一定经济成本前提下对装配序列的时间成本进行评价的方法,确定了评价过程的相关参数,建立了详细的评价过程.     

板壳结构的多位置损伤诊断方法研究

提出一种适用于板壳结构的多位置损伤诊断方法.取结构的一阶振型变化率作为损伤诊断标识量,计算分析显示该标识量不仅对结构的损伤位置以及损伤程度敏感,而且在多位置损伤状态下结构的损伤位置和损伤程度是各单位置损伤状态下结构的损伤位置以及损伤程度的叠加.以此为基础,提出基于一阶振型变化率的板壳结构的损伤诊断方法.算例表明该方法不仅可以准确地完成板壳结构的多位置损伤诊断,并且可以大大简化整个损伤诊断的过程.     

基于加速模态差值法的桁架结构早期损伤识别研究

针对起重机械的桁架结构,分析了损伤的严重后果,提出了用加速模态差值法识别早期损伤.首先建立有限元模型,随机选取一根杆件,通过降低其刚度来模拟早期损伤;然后对未损桁架和损伤桁架分别进行模态分析,并提取两者的模态振型数据,通过计算机处理得到损伤前后的加速模态振型,然后进行对比分析,找出加速模态振型变化最大的节点,即为损伤节点,进而找到损伤杆件.实例分析表明,提出的方法合理可行.     

飞机结构的模糊等效腐蚀损伤研究

针对飞机结构腐蚀损伤的随机性和模糊性,提出了利用模糊等效腐蚀损伤来直观表示腐蚀损伤的新方法.结合腐蚀损伤的分布规律,选用了4种形式的模糊等效腐蚀损伤的隶属函数来表示腐蚀损伤的累积分布规律.通过分析处理预腐蚀疲劳试验结果,得出4种隶属函数都能较好地反映腐蚀损伤的累积分布规律,相比较而言,正态分布的隶属函数最优.