桅杆结构二维动力风荷载的等效线性识别方法

桅杆结构因微风作用而导致的疲劳破坏时有发生,了解结构所受的实际动力风荷载是研究结构风致疲劳的一个前提.文中以桅杆结构为例,阐述了高耸结构动力风荷载反演的思路,建立了桅杆结构二维动力风荷载等效线性识别的模型.采用基于模态分析法的动态荷载识别方法和基于精细时程积分法的精细模态识别法,利用结构在模拟风荷载下有限点的动力响应反演了作用在结构上的动态荷载.算例仿真的结果表明,文中的方法可以满足桅杆结构荷载识别的要求.     

既有框架结构的新型等效简化动力模型构建方法

为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于少量移动传感器的框架结构等效简化动力学模型构建方法。首先,提出建筑结构等效简化模型构建的层间剪力等效原理,证明了以该原理构建的简化模型具备准确模拟实际建筑结构动力响应的能力。其次,推导了框架结构简化模型形式,并研究了简化模型参数特点。然后,提出了一种框架结构简化模型参数的迭代识别方法,实现了仅使用少量无线移动传感器的简化模型参数识别。最后,通过一个12层3跨钢框架结构数值模拟算例,研究了在不预知结构刚度退化的具体形式和仅使用少量移动加速度传感器的条件下,由本文所提方法构建的等效简化模型对实际框架结构在不同水平动荷载作用下结构动力响应的预测能力。数值试验结果表明,等效简化模型能准确模拟不同荷载工况下框架结构加速度和位移响应。因此,本文提出的框架结构等效简化模型构建方法将在评估既有框架结构在风、地震等动荷载作用下的结构安全性和舒适性方面具有重要的应用前景。     

基于Kanai-Tajimi模型的地震作用荷载新型识别方法

目的研究一种识别地震作用荷载的方法,为地震作用荷载的识别与相应结构的动力特性、损伤的识别提供一种新的途径,进一步为结构的安全性、损伤进程和耐久性等研究提供理论参考.方法利用Kanai-Tajimi模型将单位强度白噪声过程模拟为未知的地震作用,并将其作用在结构上,然后根据数值模拟计算得到的结构体系响应作为观测量,采用Kalman滤波对未知荷载状态加以识别.结果最终可以利用结构的加速度响应反演得出地震作用的等效荷载,在人工添加5%观测噪声的条件下,最大误差率为7%左右,而在人工添加10%观测噪声的条件下,最大误差率为8%左右.结论通过算例的验证,说明笔者所采用的方法精度较高,获得了较好的识别效果.     

综合集成桅杆模拟风载强度实验研究

综合集成桅杆是一种新型的封闭式筒形桅杆,风载是其受到的主要载荷.根据综合集成桅杆在风中的受力特点,提出新型的机械力模拟风载和流体力模拟风载加载技术,开展了桅杆强度实验研究.实验测量了桅杆的应力响应和位移响应,实验结果与数值计算结果吻合较好.分析表明:在设计载荷内,桅杆复合材料结构和钢质结构的响应均呈现出线性特征,验证了结构设计的合理性;桅杆结构的大开口区域对强度有较大的影响.论文所采用的强度实验方法具有较高的精度,为封闭式筒形桅杆风洞强度实验提供了较为理想的替代方法.     

钢栈桥桩顶梁截面ANSYS简化对其力学性能的影响

为了研究钢栈桥桩顶梁截面形式在ANSYS中简化后对其力学性能的影响,以黄河大桥施工栈道桩顶梁为研究对象,利用ANSYS建立原始模型和简化模型,首先分析静力作用下两者应力的差异,然后分析风荷载作用下施工栈道动力响应的差异。结果表明:(1)在上部结构自重作用(静力作用)下,两者最大竖向位移相差仅为0.56%,米塞斯应力相差仅为0.68%;(2)在风荷载作用(动力作用)下,两者桩顶梁中部节点最大速度绝对值相差0.023%,最大加速度绝对值相差0.2%。在上部结构自重作用或者风荷载作用下进行钢栈桥受力分析时,可用简化截面代替原截面进行计算。     

近爆作用下钢筋混凝土柱数值分析加载方法对比

为了研究近爆作用下不同数值分析加载方法对钢筋混凝土柱动力响应及破坏形式影响,运用AUTODYN对钢筋混凝土柱在近距离爆炸下的超压荷载进行模拟并提出一种荷载简化计算方法.基于LS-DYNA建立近爆作用下钢筋混凝土柱动态响应及其损伤破坏的三维有限元模型,近爆荷载分别采用简化后的荷载、Load blast命令和"炸药-空气-混凝土柱"流固耦合3种加载方法加载,将模拟结果与爆炸破坏试验结果对比,分析不同加载方法在误差、计算效率、所占内存等方面的特点.研究结果表明,简化荷载加载方式位移误差较小且所占内存较小,但需要掌握2种软件多次建模;blast-load计算模型加载方式建模简单、计算时间较短、所占内存较小、模型稳定但残余位移误差较大;"炸药-空气-混凝土柱"流固耦合加载方式建模较为复杂、计算时间较长、所占内存较大,但误差较小.     

地铁列车荷载的仿真模拟

地铁列车荷载模拟是进一步研究地铁振动的先决条件.针对轨道不平顺法在精度上的不足和车辆/轨道耦合模型在计算上的困难,建立列车荷载简化模型.在Simulink中仿真得到地铁列车荷载变化曲线,通过快速傅里叶变换分析列车荷载的频率成分,从而得到地铁列车荷载的模拟表达式.采用该分析方法所建的模型简单、计算速度快,同时也比不平顺法有更高的可靠性,可以满足一般性研究的需要.     

基于WVD交叉项统计特征的桅杆结构损伤识别

提出了利用Wigner-Ville分布交叉项统计量相对变化量识别桅杆结构损伤的方法,以涪陵导航桅杆为对象进行了数值分析和试验研究。数值分析表明,利用测点损伤识别指标WCS的相对变化量,除对不同位置、不同程度的杆身局部损伤比较敏感外,对不同类型的局部损伤也能给予准确的识别。通过适当提高纤绳的初应力,可以提高损伤识别的精确度和指标对损伤的敏感程度。损伤识别试验实现了模拟损伤程度的定量,试验数据分析表明,指标WCS能有效地识别出桅杆结构不同程度的局部损伤,损伤识别所揭示的规律与数值分析的规律一致。     

施工电源抗风稳定性及结构强度分析

针对施工电源在风荷载下的结构强度和稳定性难以分析的问题,利用有限元软件COMSOL对施工电源钢结构进行了数值模拟.分别对结构强度计算和抗风倾覆与滑移过程建立了具体的三维箱体模型和简化的梁结构线模型.结果表明,高压侧10 kV施工电源在12级风荷载下不会产生结构破坏,静止在水平地面上时不会倾覆,但阻止滑移需要较高的静摩擦系数.通过与实际运行情况相比较可以看出,计算模型与实际运行情况具有良好的一致性,可以应用于工程力学分析中.     

基于BP神经网络的结构系统跟踪辨识方法

针对人工神经网络在结构系统辨识中存在的问题,提出一种基于BP神经网络的跟踪辨识方法.通过将实际结构模型分为一个机理模型和一个实时误差模型,前者基于常规的BP神经网路通过离线训练而成,而后者通过小型的BP神经网络实时辨识系统误差,进而使这种经过改进的系统识别网络能够具有动态递阶识别系统的能力.计算机仿真分析表明,这种方法可有效地减小由于不同外荷载作用引起的结构系统辨识误差,提高人工神经网络在系统辨识中的精度和可靠度.