混凝土刚架拱桥损伤检测及仿真模拟

桥梁结构的模态特性能直接反应桥梁各部分的质量、刚度分布特性.本文根据桥梁现场模态试验结果,建立混凝土刚架拱桥空间结构有限元模型,分析其模态特性和结构损伤之间的关系,重点研究横向联系体系对动力特性的影响,以供类似工程借鉴.     

改进的模态曲率改变率对三跨门式刚架损伤识别的研究

应用ANSYS建立工字型截面三跨门式刚架无损伤和有损伤模型,求解无损伤和有损伤情况下的三跨门式刚架节点位移,通过节点位移求出损伤前后的模态曲率。将改进的模态曲率改变率的损伤识别方法应用于三跨门式刚架的损伤位置和损伤程度识别研究。改进的模态曲率改变率法能够确定三跨门式刚架竖柱损伤位置,但不能判定损伤位置的损伤程度;对梁段的损伤位置只能确定一处损伤位置,多处损伤无法确定,损伤程度也无法确定。     

基于ANSYS的门式刚架轻钢结构模态分析

针对门式刚架轻钢结构,基于有限元理论,利用大型有限元分析程序对门式刚架轻钢结构进行三维实体建模和模态分析,得到了此结构的模态分析结果,结果表明当频率较小时,在X方向会产生较大结构破坏位移,而随着外部激振频率的增加,结构破坏位移主要产生在Y方向。     

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.     

曲率模态理论在桥梁损伤诊断中的有限元分析

对基于曲率模态理论的桥梁结构损伤诊断进行了有限元分析,验证了曲率模态对桥梁结构整体损伤、局部损伤都有较好的敏感性,其结论可为实际公路桥梁损伤诊断提供参考。     

简支梁损伤识别的曲率变化率法

在曲率模态理论的基础上,引进了曲率变化率的概念,运用有限元分析软件ANSYS得到的结构位移模态分析数据,针对具有不同损伤状况的简支梁进行了结构的曲率模态变化率分析。研究结果表明,此方法能很好地识别出单个单元损伤和多个单元的损伤位置,还能够定性地分析出其损伤程度。     

新型大跨度空间结构损伤动力特性数值研究

以新型空间结构为研究对象,建立了ANSYS有限元模型,对结构的模态频率、模态振型、单频激励响应及白噪声激励下的结构响应进行了较为全面的研究.研究发现:虽然损伤对结构模态频率并不敏感,但振型对损伤却有着相当高的敏感程度;同时对结构的谐响应分析和三维白噪声激励分析发现:损伤不仅仅会对已参与结构振动的模态振型产生影响,同时还会导致产生新生的模态参与到结构的振动中及消亡部分已参与到结构振动中的模态,损伤还会造成结构模态的跃迁等现象.诸多的损伤对空间结构在动力特性方面造成的影响都为其损伤识别提供了全新的参考信息和全新的思路.     

基于曲率模态的预应力混凝土损伤定位

本文采用曲率模态对预应力钢筋混凝土的损伤定位进行了研究，采用有限元方法计算出结构的位移模态，根据得到的位移模态利用差分计算得到曲率模态曲线，数值计算结果表明曲率模态曲线的变化对结构的损伤存在，定位是可行的。     

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。     

基于单元应变模态差的网架结构损伤诊断研究

对具有一定程度损伤的网架结构来说,常规的结构有限元分析或实验模态分析得到的位移模态和频率难以有效地反映结构的损伤状况。为了提高诊断效率与诊断结果的可靠性,根据空间杆系结构的受力特点,利用两节点空间铰接杆单元有限元法,由节点位移模态推导出单元应变模态,提出采用结构损伤前后的单元应变模态差作为网架结构损伤定位的识别指标,并以损伤单元应变模态的差值大小确定损伤程度。通过对一个典型网架结构的数值模拟研究表明:该方法能够在低阶模态条件下,有效识别网架结构不同位置和程度的局部损伤;且在一定噪声水平下具有较强的鲁棒性,适用于实际观测条件下的网架结构损伤定位。     

基于应变模态的结构损伤识别与定位研究

探讨了用应变模态对结构损伤进行分析的原理及损伤识别与定位的方法。以悬臂结构为研究对象,分析比较了因结构损伤引起的自振频率、位移模态和应变模态的变化。结果表明,应变模态对结构局部损伤的反应敏感,是对结构进行损伤诊断的较理想的损伤识别指标。     

结构损伤识别的一阶曲率模态比值

结构在其建设-使用-退役这样一个相当长的过程中出现损伤和破坏是不可避免的,而这将严重影响到城市的发展和人们的生产生活情况。所以,了解损伤、发现损伤以及进行维修加固十分必要。从基于曲率模态的损伤识别指标法入手,提出一阶曲率模态比值,并用ANSYS对一钢筋混凝土单跨简支梁进行了数值仿真。重点研究了单处损伤情况下,结构损伤程度的识别,得出一些有意义的成果。     

基于模态曲率与小波变换的网壳结构损伤识别研究

结合模态曲率与小波变换的方法对网壳结构的损伤识别进行研究。以一网壳结构的缩尺模型为例进行数值分析,假设结构35号杆件的截面出现刚度折减的轻微损伤,以模型损伤前后的模态曲率作为损伤指标进行连续小波变换,从而判断结构的损伤位置。数值分析的结果表明,利用模态曲率的小波变换系数差可以粗略定位损伤,而利用曲率模态差值的小波变换系数可以较为准确地定位损伤,且分析及数据处理过程更为简便可靠,可见基于模态曲率与小波变换的损伤识别方法对于网壳结构的损伤定位是非常有效的。     

单元模态应变能变化率对框架结构的损伤诊断

对具有一定程度损伤的框架结构来说,模态位移动力检测指标难以有效地反映结构的损伤状况。为了提高诊断效率和诊断结果的可靠性,采用结构损伤的单元模态应变能变化率方法构造框架结构损伤定位的识别指标。通过对一个典型框架结构的数值模拟研究表明:该方法仅需低阶模态参数,无论是单一位置损伤、对称部位损伤、轻微损伤,还是多种损伤共存,均具有损伤定位的能力;且在一定噪声水平下具有较强的抗噪能力。给出根据损伤单元模态应变能变化率值的大小,确定损伤程度的实用方法。     

基于柔度阵的悬臂弯剪型建筑结构损伤识别方法

应用有限元方法 ,建立结构柔度矩阵 ,在柔度阵法识别结构损伤的基础上 ,构造损伤识别的二次规划模型 ,提出了一种悬臂弯剪型建筑结构的损伤识别方法。通过一个悬臂弯剪型结构损伤识别的数值模拟表明 ,只需低阶模态参数就可有效地识别结构损伤。     

基于随机子空间识别的损伤试验研究

采用附加质量模拟损伤的方法通过对三层空间钢框架模型模态试验分析,采用随机子空间(SSI)法进行模态参数的识别,并在模拟健康状态和有损伤状态下识别结果与有限元模态分析及经典的特征值实现法(ERA)结果进行多次对比,对比结果表明了随机子空间法识别模态参数的可靠性。依据随机子空间法识别的模态振型,结合模态置信准则损伤判别的方法,进行了损伤的诊断,诊断的结果判断了结构的损伤程度,搜索出了损伤的最不利工况。     

时域载荷识别法在海洋结构中的应用

动载荷识别的时域法是利用结构的模态参数建立结构系统在时域内的逆向模型,进而通过系统的动态响应识别输入动态载荷的过程。分析了采用时域方法对离散系统进行动载荷识别的方法,它是用正分析的方法来求解反问题。根据渤海某平台的测厚报告用ANSYS软件建立了该平台的有限元模型,采用理论分析和计算机仿真的方法相结合,将时域正演方法应用在海洋平台这种大型结构的载荷识别中,结果表明,只要实测信息准确,该方法在理论上具有较高的精度。     

基于模态刚度的预应力混凝土梁损伤识别方法研究

阐明了模态刚度在损伤识别研究中的重要意义,并对11根多级损伤状态的预应力混凝土梁进行动力试验研究。通过对梁模态分析发现,由于噪音污染等多种因素的影响,仅凭各梁实测模态刚度数值的直观分析很难对梁的多级损伤状态进行有效的识别。为此,提出了以模态刚度变化率为损伤指标的BP神经网络和PNN神经网络的损伤识别方法,并利用实测数据验证所提方法的实用性。研究表明,两种神经网络分类器识别方法均能够有效应用于实际中,且具有很高的损伤识别精度,为结构损伤识别方法研究提供了新思路。