消能减震建筑结构的贝叶斯有限元模型修正

实际消能减震建筑结构的监测数据通常不完备,其有限元模型修正问题具有解病态和计算耗时等特征。研究了一栋油阻尼器建筑结构的有限元模型修正问题,为解决模型修正的病态性,提出了一种结构系统层次的模型修正策略,并建议了一种贝叶斯模型修正方法。首先,在初始有限元模型基础上新增待识别剪切型模型,新增模型可视为对初始模型的系统层次修正。其次,采用模态敏感性分析量化新增模型参数的重要性,选择重要模型参数作为待修正量。然后,基于结构地震监测数据,采用贝叶斯统计推断方法估计模型参数的后验概率分布,用于验证模型参数的可识别性和修正策略的有效性。最后,以一组实际地震监测数据为例,说明上述有限元模型修正方法的有效性。     

消能减震建筑结构的附加有效阻尼比估计

为估计一栋实际消能减震建筑结构在地震作用下的附加有效阻尼比,提出了一种基于有限元模型修正技术的阻尼比估计和验证方法。考虑到结构初始有限元模型存在较大模型误差,采用基于结构振动模态参数的直接模型更新方法修正初始有限元模型,其中,对于实测振型不完整问题,利用振型扩阶方法补充完整振型。基于模态应变能概念,利用整体结构模态参数识别值,推导了油阻尼器支撑系统附加给结构的有效阻尼比和有效频率的计算公式,并估计了主体结构的频率和阻尼比。以一组实际地震动监测数据为例,采用建议方法估计有效阻尼比和有效频率,通过对比修正模型的预测响应与实际监测数据,验证了建议方法的有效性。     

工程结构消能减震体系的基本原理与应用

介绍了工程结构消能减震体系的基本原理，对消能器的选择、数量确定方法及布置作了分析探讨，结合实际算例，提出了结构消能减震控制技术的良好应用效果。     

谈工程结构减震控制分析与应用

对主体结构采用消能减震技术前后分别进行建模计算,并采用弹塑性时程分析,得出了结构在多遇、设防和罕遇地震作用下的层间位移、层间地震剪力,通过对数据的对比,可以看出减震控制装置在工程中应用的可行性。     

新疆喀什体育中心看台结构消能减震设计北大核心CSCD

新疆喀什体育中心地处高烈度区,依据设定的结构抗震性能目标,需对看台结构进行消能减震设计,通过看台结构的各消能减震设计方案的对比分析,确定了看台结构采用框架-BRB结构形式。进行小震弹性和大震弹塑性时程分析,计算结果均能满足相关要求,且框架-BRB相比原结构基底剪力也有所减小,同时采用BRB延缓了主体结构产生塑性铰的时间,改善其受力状态,起到耗散地震能量和第一道抗震防线的作用。     

试析结构抗震与减震加固方法的应用

结构抗震加固是对建筑物的结构稳定性进行检测、评估、补修以及加固改造过程的一个总称,对建筑物的稳定性有极为重要的意义.     

结构动力模型修正的灵敏度方法研究与探讨

对结构动力模型修正的灵敏度分析法作了介绍,通过对四层平面框架的动力模型修正进行研究,研究表明,对于本箅例的大部分情况,灵敏度分析法能得到理想结果,但同时也存在部分不理想的情况,建议在实际应用中,可先使用灵敏度分析法进行模型修正,再结合其他方法进行检验。     

高烈度区超限结构减震效果及子结构性能分析

为确保阻尼器在中大震作用下有效发挥耗能作用,结构减震设计时应对结构及阻尼器进行抗震性能分析。针对高烈度区的某高度超限的框架结构,设置屈曲约束支撑(BRB)进行减震分析,明确整体结构及消能子结构的构件在不同地震水准下的性能状态,同时分析BRB受力性能及其减震效果。分析表明:高烈度区框架结构采用减震方案后结构层间位移角能够满足规范限值要求;小震作用下BRB处于弹性状态并增大了结构刚度,中大震作用下BRB减震效果明显,结构及其构件满足预定性能目标要求;为确保阻尼器在中大震作用下有效发挥耗能作用,保护主体结构抗震安全,减震子结构中部分梁柱应采取设置钢骨或增大配筋的加强措施。上述研究可为基于抗震性能分析的减震结构全过程分析与设计提供依据。     

悬索桥结构基于敏感性分析的动力有限元模型修正

提出一种悬索桥结构基于特征值敏感性分析的有限元模型修正方法.由结构特征值关于模型参数的灵敏度矩阵建立理论/试验频率差与模型参数摄动之间的关系式.根据待修正参数的不确定性,将参数摄动限制于预设的范围,并将参数修正转化为不等式约束优化问题迭代求解.通过一1/150比例的悬索桥模型的试验分析,验证了这一模型修正方法的可行性.     

高耸柔性结构的模态参数识别及模型修正研究

采用三种基于环境激励的模态参数识别方法(多参考点稳定图算法(M-NExT/ERA)、数据驱动随机子空间识别法(SSI/Data)和增强频域分解法(EFDD))对广州新电视塔(GNTVT)进行模态参数识别,得到前12阶模态参数。利用有限元软件ANSYS建立GNTVT的有限元模型,根据识别得到的实测模态参数,结合遗传算法对GNTVT有限元模型进行修正。结果表明:识别方法可靠,得到的结果具有较好的精度;修正方法前5阶模态具有较好效果,满足工程需要。     

藏式宫殿建筑门厅结构动力特性识别与有限元模型修正

门厅结构是藏式宫殿建筑地垄结构中唯一的木构架承重结构。由于木构架的残损,可导致其刚度和承载能力均有所降低。为研究某藏式宫殿门厅结构的动力特性及安全性能,通过环境激励下的结构动力特性现场测试识别了门厅结构的东西向和南北向振动的前3阶模态参数。按照实际尺寸建立门厅结构的精细化有限元模型,通过模型设计参数灵敏度分析,确定边界弹簧刚度参数和顺纹承压木构件材性参数作为模型修正参数,基于实测结果采用参数型模型修正方法,使修正后模型的各阶模态频率计算值与实测值的误差小于5%,振型残差小于0.3,振型模态置信准则(modal assurance criterion,MAC)值大于0.9,表明修正后的模型可以较好地反映门厅结构的真实动力特性,可用于后续藏式宫殿门厅结构的状态评估。     

基于动力时程分析的模型更新混合模拟方法

为降低混合模拟中边界条件及结构简化与数值结构参数误差带来的精度下降问题,提出基于全结构时程分析的模型更新方法,以全结构动力分析模型取代数值子结构模型,将试验子结构作为参数修正的对比目标。建立常见的钢框架与钢筋混凝土框架结构数值模型,筛选出其独立本构参数作为更新对象,以底层柱的弹性反弯点划分子结构,分别进行4种工况混合模拟仿真试验。研究结果表明：与传统混合模拟相比,该方法有效降低了界面弯矩简化与参数误差带来的影响,采用均匀设计的更新方法有效保证参数更新点的代表性,确保多参数更新识别的准确率,有效提升混合模拟精度;同时验证该方法在不同界面弯矩处理下的稳定性与有效性。     

藏式山地结构有限元模型修正及动力可靠度分析#br#

布达拉宫建筑群山地结构众多,其与平地结构在地震作用下的动力可靠度差异较大。对布达拉宫内典型藏式山地结构占堆康进行基于环境振动的动力特性测试,分析基础约束刚度 频率敏感域曲线,应用实测结果修正有限元模型。基于首超准则及泊松跨越假定提出改进的动力可靠度解法,将占堆康视为串联体系得到其体系可靠度,并得到基础约束刚度的变化对动力可靠度的影响规律。结果表明：动力测试结果为有限元模型的修正提供依据,藏式山地结构的基础约束刚度对结构基频影响显著,且存在敏感影响域。运用基于首超准则改进的动力可靠度方法计算动力可靠度时应合理估计基础约束刚度。     

Structural parameter identification and damage detection for a steel structure using a two-stage finite element model updating method

A two-stage eigensensitivity-based finite element (FE) model updating procedure is developed for structural parameter identification and damage detection for the IASC-ASCE structural health monitoring benchmark steel structure on the basis of ambient vibration measurements. In the first stage, both the weighted least squares and Bayesian estimation methods are adopted for the identification of the connection stiffness of beam-column joints and Young’s modulus of the structure; then the damage detection is conducted via the FE model updating procedure for detecting damaged braces with different damage patterns of the structure. Comparisons between the FE model updated results and the experimental data show that the eigensensitivity-based FE model updating procedure is an effective tool for structural parameter identification and damage detection for steel frame structures.     

Response surface‐based finite‐element model updating of a historic masonry minaret for operational modal analysis

This study aimed to use the response surface (RS) method for finite element (FE) model updating, using operational modal analysis (OMA). The RS method was utilized to achieve better agreement between the numerical and field‐measured structure response. The OMA technique for the field study was utilized to obtain modal parameters of the selected historic masonry minaret. The natural frequencies and mode shapes were experimentally determined by the enhanced frequency domain decomposition (EFDD) method. The optimum results between the experimental and numerical analyses were found by using the optimization method. The central composite design was used to construct the design of experiments, and the genetic aggregation approach was performed to generate the RS models. After obtaining the RS models, an attempt was made to converge the natural frequency values corresponding to the five‐mode shapes with the frequency values identified by the experimental analysis. ANSYS software was used to perform 3D finite element (FE) modeling of the historic masonry minaret and to numerically identify the natural frequencies and mode shapes of the minaret. The results of the experimental, initial, and updated FE model were compared with each other. Significant differences can be seen when comparing the experimental and analytical results with the initial conditions.     

基于模型修正理论和频响函数模式置信准则的简支梁损伤动力评估方法

提出了一种基于频响函数模式置信准则的改进模型修正方法,用以识别各部位的损伤指数,从而对简支梁的损伤进行定量评估。加工制作了4片模型简支钢梁,用切割截面的方式模拟了损伤,进行了动力测试,并利用所提方法进行了损伤识别。简支钢梁数值模拟和模型试验结果表明：利用相邻测点间频响函数模式置信准则指数构造目标函数时,可有效增加识别变量的个数;第1阶频率和第2阶频率之间的区段内频响函数对损伤灵敏度较高,可用SAC指数计算和简支梁损伤识别;所提损伤评估方法对测试系统误差和噪声不敏感,可实现对多个位置损伤的同步定位和定量识别;在传感器数量有限的情况下,采用分步识别法可以实现对损伤位置的逐步接近和损伤程度的精细化识别。     

基于代理模型的无砟轨道模拟方法及其在车-线-桥分析中的应用

为解决轨道结构有限元建模的复杂性和计算效率低等问题,针对桥上双块式无砟轨道结构,该文提出一种新型的无砟轨道简化方法：K-G离散点支承梁模型。利用自适应Kriging代理模型,建立了无砟轨道简化模型与精细化模型响应间的对应关系,采用遗传算法(GA)确定了简化模型的结构参数,并与精细化模型进行对比,验证了简化模型的准确性。最后,将该无砟轨道简化模拟方法应用于某大跨铁路拱桥,进行车-线-桥耦合分析,结果表明：K-G离散点支承梁模型的竖向位移响应计算结果与精细化有限元模型结果比较吻合,最大相对误差不超过5%,可以进一步应用于车-线-桥耦合振动分析。     

基于改进迟滞阻尼模型的混合结构抗震分析SRSS法

混合结构的阻尼矩阵不再满足经典阻尼条件,无法直接采用模态叠加法。迟滞阻尼模型具有每周期耗散能量与外激励频率无关的优点,且时域计算结果稳定收敛,但不满足能量守恒原则。利用结构每周期耗散能量与阻尼做功相等,对迟滞阻尼模型的阻尼系数进行修正,得到了改进迟滞阻尼模型,并提出了对应的混合结构模态叠加法。在此基础上,分析改进迟滞阻尼模型的反应谱特点,计算最不利地震作用效应组合,提出了基于改进迟滞阻尼理论的混合结构抗震分析SRSS法。算例分析表明,改进迟滞阻尼模型计算的地震作用效应比粘性阻尼模型计算的地震作用效应更大,其增大幅度约为15%～20%。     

高耸钢烟囱环形TLD减振试验设计与模型修正

针对高耸结构环形调谐液体阻尼器减振试验的设计与模型修正展开研究。以某真实高耸钢烟囱结构为原型,采用欠人工质量模型理论设计了动力试验模型,进而建立了集中质量模型和有限元模型进行动力特性分析,并与实际结构进行了对比,从而验证了试验模型的合理性。通过自由衰减试验,测得试验模型的频率和阻尼比,并针对试验中采用的无线加速度传感器,讨论其在高耸结构动力测试中的适用性。建立了基于遗传算法的模型修正方法,在试验数据的基础上,以结构刚度和基底转动刚度为变量,以真实结构静动力特性为目标,通过编制程序开展了数值模拟研究。研究结果表明:所设计的试验模型满足相似比关系,并且能够在一定程度上反映真实结构的动力行为;基于遗传算法的模型修正方法,仅需50代遗传计算即能收敛,是一种高效的数值模型修正方法。研究为进一步开展高耸钢烟囱环形调谐液体阻尼器减振试验提供了试验模型和数值模型。