基于模态参数的隐框玻璃幕墙结构胶损伤检测

本文针对幕墙玻璃突发性自爆或松动脱落并导致城市灾难事故等问题,将基于模态参数的损伤检测方法应用于隐框玻璃幕墙结构胶的损伤与老化程度识别中。通过试验,研究了结构胶的界面脱胶和老化对幕墙玻璃板模态参数的影响。结果表明,结构胶脱胶位置处的玻璃模态位移振型比未损伤时振幅明显增大,频率随脱胶长度的增大而降低;随着结构胶的老化时间的增长,结构胶对玻璃的粘结作用力不断下降,玻璃的固有频率变化率也不断增大,因而可通过频率变化率来识别结构胶的老化程度。     

隐框玻璃幕墙结构胶损伤检测

将动态测试方法应用于隐框玻璃幕墙结构胶的损伤与老化程度识别中。通过试验指出,结构胶脱胶位置处的玻璃模态位移振型比未损伤时振幅明显增大,频率随脱胶长度的增大而降低;随着结构胶老化时间的增长,结构胶对玻璃的粘结作用力不断下降,玻璃的固有频率变化率也不断增大,因而可通过频率变化率来识别结构胶的老化程度。     

大型油罐罐壁损伤识别研究

为了研究大型油罐罐壁结构的损伤识别,以西岸油罐艺术中心中实际油罐为例,讨论了基于模态曲率差的方法对不同损伤工况的损伤识别效果。通过ANSYS有限元软件建立足尺模型并得到罐壁径向模态振型,计算得到周向模态曲率和轴向模态曲率来识别损伤。研究表明:采用轴向模态曲率能够精确识别单处损伤和多处损伤位置,而且损伤位置越靠近顶部越容易被检测。因此,对于油罐罐壁的损伤程度识别,不能仅仅比较轴向模态曲率值的突变程度,需要结合损伤位置综合考虑。     

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。     

基于曲率模态的桥梁损伤定位研究

探讨梁式桥的损伤定位方法。以对梁桥损伤位置敏感的曲率模态为标识量，对具有不同损伤位置的梁式桥进行了模拟损伤定位分析。结果表明，利用梁桥损伤前后的曲率模态差曲线，不仅可以准确的对单处损伤进行定位，而且可以识别具有多处损伤的结构损伤位置，只需要低阶模态信息就可获得很好的诊断效果。     

隐框玻璃幕墙结构胶脱胶检测与评判方法研究

在隐框玻璃幕墙结构中,加载于幕墙面板的各种载荷均由结构胶承担。因此,对结构胶的黏结状态进行检测,判断是否有脱胶以及评估脱胶程度对玻璃幕墙的安全使用至关重要。提出了一种基于超声波相控阵技术的结构胶脱胶检测方法,可以识别得到精确的脱胶尺寸。进一步结合相关规范,提出了一种用于脱胶板块风险评判的安全系数计算方法,并在此基础上开发了板块标识系统和结构胶分析计算软件平台,可以实现现场测量的实时分析。     

隐框玻璃幕墙硅酮结构胶粘结厚度设计方法

针对《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102—2003）中隐框玻璃幕墙硅酮结构胶厚度计算公式中的不合理性,在试验研究的基础上,通过有限元分析和理论推导,揭示了隐框玻璃幕墙硅酮结构胶在主体结构侧移下的变形机理,将隐框玻璃幕墙硅酮结构胶厚度计算公式进行修正。结果表明:在主体结构发生层间侧移时,玻璃面板在硅酮结构胶的带动作用下会发生转动,硅酮结构胶只承担主体结构层间侧移的一小部分;硅酮结构胶剪切位移折减系数取值应在0.45～0.50之间;所得结论可为中国隐框玻璃幕墙硅酮结构胶的设计和性能评估提供重要指导。     

基于曲率模态方法的钢桁架桥梁损伤识别

由于曲率模态（CurvatureModeShabe）是一个能反映局部特征变化的模态参数,它可以通过各阶振型来得到,所以在桥梁结构状态监测中有着良好的应用前景。论文对曲率模态方法理论进行研究,建立钢桁架铁路桥梁的有限元模型,进行曲率模态的研究。通过研究得到：随着损伤的加剧,各阶固有频率均呈下降的趋势,但变化不明显;从振型的变化也难以看出损伤的位置;随着损伤的加剧,曲率模态变化较明显,因此通过曲率模态的变化容易识别损伤的位置及损伤程度。     

张弦拱桁架结构基于模态参数的损伤识别试验（英文）

张弦桁架结构是是由上部刚性拱桁架与下部柔性拉索通过中部撑杆组合而成的一种自平衡体系,具有受力合理、承载能力高、造型轻盈、跨度大等优点,被广泛应用到大跨钢屋盖结构中。但张弦桁架结构规模大、服役期限长,所处环境状况复杂,受到的荷载作用具有随机性,发生损伤的潜在危险性较大。此类结构一旦出现损伤会对结构的正常使用产生影响,甚至可能引起连续倒塌,因此研究张弦桁架结构在运营期的损伤识别具有重要的现实意义。但张弦梁结构中存在拉索、撑杆和桁架等不同类型杆件,受力机理更加复杂,其损伤识别与常规桥梁式结构或多高层建筑结构存在明显差异,目前针对张弦桁架结构的损伤识别尤其试验研究很少。因此,针对张弦桁架结构基于模态参数的损伤识别方法开展试验研究。通过对某火车站顶棚结构进行缩尺简化,设计制作了两榀张弦桁架试验模型。两榀试验模型结构尺寸相同,模型总长6 m,矢高0. 4 m,垂度0. 4 m,上部采用倒三角立体桁架,每两个节点之间由四角锥基本单元构成,结构中部均匀布置5根对称的圆钢管撑杆,下部布置直径8 mm的钢丝绳拉索,并施加2 kN预应力;试验模型一端为固定铰支座,另一端为滑动铰支座,并在结构两侧设置刚架作为受压桁架侧向支撑。两榀试验模型构件截面尺寸不同,模型1相对于模型2杆件截面尺寸较小;荷载施加情况不同,模型1未施加外荷载,模型2在模型上弦杆布置质量块模拟结构正常使用状态的荷载。试验采用不同截面尺寸杆件替换正常杆件的方法来模拟结构损伤,即通过降低截面刚度的方法来模拟杆件损伤,根据杆件截面积丧失程度定义损伤程度。试验设计了弦杆单损伤、多损伤、索撑损伤等不同程度以及不同位置的损伤工况,通过动力检测获取试验各工况前三阶模态参数:采用单点拾振、多点激励的方式进行试验,即将加速度传感器安装在桁架上弦杆件的4号节点处,然后用力锤依次对1～14号节点进行锤击,每个节点锤击激励1 min,通过动态信号采集仪采集加速度信号;根据不同工况替换相应损伤杆件,依次采集加速度信号;接着利用TSTMP模态分析软件处理加速信号,获取张弦桁架每个工况的频率与振型等模态数据,以用于之后的损伤识别分析。张弦桁架结构相对复杂,杆件繁多,可能发生损伤的部位较多,单一损伤识别方法无法一次检测出结构各部分的健康状态。因此将张弦桁架结构分为上部刚性桁架与索撑体系两部分,针对各组成部分的特点,采用基于振动模态参数的组合识别方法对张弦桁架试验结果进行分析:上部刚性桁架对结构整体频率影响较小且杆件连续,运用曲率模态差和模态柔度差曲率对其进行损伤识别;下部索撑体系杆件相对独立且单元数量相对较少,通过选取正则化频率变化率建立索撑体系频率指纹库的方法对其进行损伤识别。曲率模态差是从结构各阶模态振型入手,对结构的振型进行差分得到模态曲率,再通过计算结构损伤前后曲率模态的变化得到。模态柔度差曲率是从结构的柔度矩阵入手,由损伤前后结构的各阶振型和频率共同得到结构柔度矩阵差,再对其对角元素差分得到。上部刚性桁架进行损伤识别时,根据结构损伤前后的模态数据计算绘制曲率模态差和模态柔度差曲率曲线,曲线突变最大处判定为桁架杆件损伤位置。正则化频率变化率是从结构各阶频率入手,计算结构损伤前后的频率变化率并对其正则化得到。由于其仅是损伤位置的函数,与损伤程度无关,因此建立频率指纹库时仅需考虑每个构件的一种损伤工况,减小了样本量。索撑体系进行损伤识别时,首先建立索撑体系频率指纹库,即预先假定各种损伤工况并依据结构理论模型进行有限元分析,计算得到对应的正则化频率变化率,从而建立频率指纹库;再由实测得到的结构固有频率,计算某工况下的正则化频率变化率指标,与频率指纹库进行对比,两者最接近处判定为索撑体系损伤位置。采用张弦桁架的组合损伤识别方法分析试验数据,结果表明:1)基于前三阶频率的正则化频率变化率指标可以有效识别索撑体系的损伤。但由于索撑单元均具有对称性,因此正则化频率变化率指标无法判断对称单元的损伤情况,需要进一步验证。2)曲率模态差法和模态柔度差曲率法均能够较好地识别上部刚性桁架结构的单损伤和多损伤,但其对不同位置杆件的损伤识别效果略有不同。由于下弦杆直接与撑杆相连,受撑杆影响较上弦杆大,因此曲率模态差法和模态柔度差曲率法对上弦杆的识别效果优于下弦杆。3)曲率模态差法和模态柔度差曲率法均可以通过曲线定性判断上部刚性桁架杆件的损伤程度,损伤程度越大,曲线突变程度也越大。另外,越高阶曲线突变程度差距越小,因此应利用低阶模态数据定性判断损伤程度。4)与曲率模态差法相比,模态柔度差曲率曲线在非损伤位置突变小,曲线更稳定,受非损伤位置的干扰较少,识别效果更好。基于越多阶模态数据获得的模态柔度差曲率,其曲线在损伤位置发生的突变越明显,且基于前三阶模态数据得到的模态柔度差曲率完全可以满足损伤识别的精度要求。另外,越高阶振型数据得到的曲率模态差曲线突变越大,但其受干扰也越大,一般运用前两阶曲率模态差曲线可以得到较好的损伤识别效果。     

曲率模态法用于网壳结构损伤定位的有效性分析

曲率模态法是针对梁式结构提出的一种损伤识别方法,其用于网壳结构损伤定位的有效性需要进行研究和证实。以一个单层球面网壳为例,对曲率模态法用于该结构的损伤定位进行数值模拟,分析网壳结构模态局部化对损伤定位效果的影响。损伤定位的判断标准为绝对曲率差最大值所对应的节点为损伤位置,指示该节点上的杆件发生了损伤。数值分析的结果表明,对于单杆件损伤,使用损伤前后密集模态的绝对曲率差进行损伤定位,效果很差,而使用损伤前后稀疏模态的绝对曲率差进行损伤定位,效果很好。可见,模态局部化对曲率模态法应用于网壳结构损伤定位的影响很大,因此,只有选择稀疏模态才能较好地避开模态局部化现象,在一定程度上保证曲率模态法用于网壳结构损伤定位的有效性。     

安徽芜湖地区隐框玻璃幕墙的发展现状与建议

根据芜湖地区早期的隐框玻璃幕墙工程的现状,针对隐框玻璃幕墙施工工艺及铝合金型材、结构胶、面板玻璃等所使用材料出现的问题进行深入分析,并提出合理化建议,为隐框玻璃幕墙的推广奠定了基础。     

基于应变的玻璃幕墙结构胶损伤检测研究

本文提出了利用应变测量数据检测隐框玻璃幕墙结构胶损伤的方法,首先测量出幕墙玻璃板在外部激励下振动时各测点的动应变数据,然后综合比较各测点应变数据的变化情况,结构胶损伤的部位处必然对应着相对更大的应变数值,据此便可对结构胶是否损伤和损伤的位置作出准确判断。对一个1m×1m的玻璃板进行了结构胶损伤检测实验,结果表明了所提方法是合理可行的。     

结构损伤的动力学识别方法研究

针对桥梁结构的安全监测和评估问题,研究了 3种结构损伤动力学检测方法,分析了柔度差方法和曲率模态法应用于损伤检测的局限性。提出柔度曲率的概念,只需结构前 2或 3阶振型和频率数据即可准确识别出结构损伤位置,并用有限元仿真实验结果验证了该方法的可行性和正确性。     

隐框玻璃幕墙结构形式研究

结合工程实践,介绍了硅酮结构胶性能特点,对几种隐框玻璃幕墙结构进行了分析研究,基于目前常用三种结构体系方案的缺点,提出了一种实用性强的隐框玻璃幕墙结构,并对其进行了分析,解决了结构胶缝的厚度问题和铝合金U形槽的加工精度问题。     

模态分析在钢梁损伤识别中的应用试验研究

以一悬臂钢梁为研究对象,根据小孔应力集中原理,通过在不同位置钻孔对其形成若干局部损伤。试验时,对钢梁损伤前后分别进行了模态试验,包括位移模态试验和应变模态试验。试验结果表明:模态分析时,根据频率变化可以从整体上判断构件是否出现损伤,但无法判断损伤出现的具体位置;通过应变模态振型变化率可以准确判断出构件受损伤的位置,特别是第1阶模态振型变化率更具代表意义,而通过位移模态振型变化率则难以准确判断出构件受损伤的位置。研究成果可为应用应变模态分析对工程结构局部损伤进行识别提供科研依据。     

模态分析在悬臂梁损伤识别中的应用

介绍了柔度差值、曲率模态以及柔度差值曲率在悬臂梁损伤识别中的应用原理和方法;通过试验结果揭示了三种方法对悬臂梁发生不同程度、不同位置及多处同时损伤时进行损伤识别的应用规律及内在原因.结论可对利用模态分析进行工程结构损伤识别提供一定借鉴和参考.     

改进的模态曲率改变率损伤识别方法研究

研究了适用于简支梁和连续梁结构的改进的模态曲率改变率的损伤识别方法,比较了改进的模态曲率改变率法与模态曲率改变率法。对简支梁和连续梁不同损伤位置损伤程度的数值计算表明,改进的模态曲率改变率法可以准确地判断损伤位置,定性地判断同一位置处的损伤程度。     

大跨度空间网格结构的损伤定位

本文建立了基于模态曲率法和人工神经网络技术相结合的、适用于大跨度空间网格结构的损伤定位新方法,即首先应用模态曲率法判断结构是否发生损伤并识别发生损伤的局部结构,然后对发生损伤的局部结构利用人工神经网络技术识别损伤的准确位置。通过分析和比较发现,以模态曲率为基础的损伤参数比较适合于大跨度空间网格结构的损伤定位,三种以模态曲率为基础的损伤定位参数按有效性进行排序,从低到高依次为模态曲率、模态曲率差、模态曲率变化率;针对天津奥林匹克中心体育场大跨度悬挑管桁结构进行了不同损伤状况的数值模拟,验证了所建立的损伤定位方法的适用性和有效性。研究结果表明:利用模态曲率变化率识别损伤发生的大致位置,当单榀桁架发生损伤时,识别的准确率达到100%,当多榀桁架同时发生损伤时,识别的准确率达93.7%;采用人工神经网络技术识别损伤桁架的准确损伤位置时,在无测量噪声影响下,损伤定位的准确率达到97.0%,且测量噪声对损伤定位准确率的影响很大。     

利用模态曲率差法进行弹性薄板的损伤检测

弹性薄板在工程中被广泛应用,对弹性薄板进行在役无损检测具有重要意义。本文在前人的研究基础上,以四边固支薄板为研究对象,运用ANSYS分析软件,采用改变单元弹性模量的方法模拟结构损伤,应用基于模态曲率差的损伤识别方法对板结构进行损伤检测。算例表明:在薄板的一个比较小的区域损伤的情况下,有损伤单元的模态曲率差的值变化明显,因此可以采用模态曲率差法对结构进行损伤识别并能准确判定损伤的位置。     

木梁基于曲率模态技术的损伤识别

利用有限元分析软件建立了木梁的损伤模型,获取了不同损伤参数的曲率模态;基于结构动力学中梁自由振动的理论,推导了木梁基于曲率模态的损伤程度判定理论;对人工模拟的损伤木梁进行了模态试验.结果 表明:曲率模态对损伤识别非常敏感,损伤位置可通过曲率模态图的突变判定,损伤程度可以根据突变程度判定;模态分析试验结果与有限元分析结果吻合较好;有限元算例和模态试验验证了损伤程度判定理论公式的适用性,采用曲率模态技术对木梁进行损伤检测是有效可行的.