空间网格结构节点螺栓松动损伤定位有限元分析

以单层柱面网壳试验模型为背景进行损伤定位研究,采用ANSYS软件对其螺栓松动损伤进行了有限元分析,利用神经网络的模式分类功能进行了螺栓松动的分步损伤定位,即首先以整体结构为研究对象,采用面向子结构的损伤定位,确定结构是否存在损伤及损伤的大致位置;然后采用面向节点的损伤定位法,确定子结构中螺栓松动损伤的节点位置。研究结果表明：损伤识别的成功率与杆件灵敏度密切相关,为了保证识别结果准确性,其灵敏度达到2%以上才能正确识别,当杆件的灵敏度过低时将无法通过动力测试识别;采用分步损伤定位方法可以显著减少损伤精确定位时训练样本的数量,适合于不完备的模态数据,利用低阶模态数据即可准确识别损伤的子结构与节点位置。     

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。     

基于模态应变能的桥梁损伤识别

桥梁结构损伤识别是对桥梁结构进行安全性评定的一个重要环节。文中以模态应变能变化率作为损伤定位的判别参数,对桥梁结构的损伤进行定位,以简支梁为数值模拟对象,说明该方法能够比较准确地对结构损伤进行定位识别和损伤程度评估。     

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。     

应变模态在桁架结构损伤识别中的研究

对平面桁架结构的损伤识别进行了研究。首先从桁架节点位移推导了应变模态的计算公式,然后通过有限元软件建立桁架结构数值模型,采用一阶应变差识别指标对桁架发生单处和多处构件损伤进行损伤定位。结果表明了一阶应变差识别指标在平面桁架结构中损伤定位的可行和有效。     

大跨悬索桥损伤定位的自适应概率神经网络研究

由于概率神经网络(PNN)以贝叶斯概率方法描述测量数据,因而PNN在有噪声条件下的结构损伤检测方面,具有巨大的潜力。而PNN中高斯核函数的宽度,严重影响网络的泛化能力,本文提出了一种运用自适应PNN进行复杂结构的损伤定位研究方法,并与传统PNN对大跨悬索桥的损伤定位进行了仿真性能比较;同时讨论了噪声程度、特征向量简化对损伤识别精度的影响。研究发现,运用自适应PNN进行损伤定位,不仅性能优于传统PNN,而且进行特征向量简化时,可以提高损伤定位的识别精度。     

基于频响函数的刚架结构损伤识别研究

简述了结构损伤识别的本质,采用基于频响函数的结构损伤识别方法,从结构损伤定性、定位、定量三方面,对某平面结构进行了损伤识别,数值模拟计算结果表明,该方法简单易行,能够达到较高的损伤识别精度。     

基于模态应变能和小波分析方法的网壳结构损伤识别研究

工程结构损伤的识别与定位研究以往主要针对梁、框架等结构形式.损伤表现为信号局部特征的改变,而小波分析在时域和频域上都具有表征信号局部特征的能力.为提高结构损伤识别方法的准确性和适用性,将小波分析引入到网壳结构损伤识别中.根据小波奇异性检测理论,提出将模态应变能和小波变换相结合的方法对网壳结构进行定位,即以结构损伤前后单元模态应变能差作为结构损伤指标,对其分别进行bior6.8连续和离散小波变换,利用小波系数极大值点判断网壳结构有无损伤和损伤位置.以跨度40m的Kiewitt网壳结构为例进行数值模拟,结果表明:基于模态应变能和小波变换相结合的方法,在测得一阶模态下,不但对单一损伤而且对多损伤均能有效地识别出结构的损伤位置,证明该方法对此类结构损伤定位具有有效性和实用性.     

钢筋混凝土结构锈裂损伤定位与识别

应用振动测试的模态分析方法 ,对钢筋混凝土结构锈裂损伤定位与识别进行了探讨。通过现场试验实测结构的模态频率 ,根据未锈裂结构的模态频率识别出结构的实际支承条件 ,建立现场试验结构的有限元模型。验证结构锈裂损伤定位方法的有效性。计算结构锈裂损伤程度识别图 ,用于结构锈裂损伤程度识别。     

基于小波包分解的框架结构损伤识别研究

应用小波包分解技术,构造了基于综合能量曲率差的损伤识别敏感参数,并对结构的损伤定位和损伤定量进行了研究,结合一个三维框架模型进行了损伤工况的数值模拟,研究结果表明文中提出的损伤识别方法具有较好的损伤识别能力。     

Neural network method based on a new damage signature for structural health monitoring

Adopting wide-band Lamb wave based active monitoring technology, this study focuses on a neural network method based on a new damage signature for on-line damage detection applied to thin-walled composite structures. Honeycomb sandwich and carbon fiber composite structures are studied. Two kinds of damage are considered: delamination and impact damage. A new damage signature is introduced to determine the presence and extent of damage in composites, while eliminating the influence of different distances between the actuator and sensor. Neural network method is researched to take advantage of this new damage signature combined with several other signatures to decide the damage mode. Kohonen neural network is developed. The proposed method is shown to be effective, reliable, and straightforward for the specimens considered in the present study, which are composed of different materials and suffer various levels of damage.     

基于数据融合的张弦桁架损伤识别方法与试验研究

针对张弦桁架采用单损伤指标识别损伤位置易受到干扰甚至产生误判的问题,提出基于曲率模态差和模态柔度差曲率融合的损伤识别方法。基于D-S证据矩阵和加权平均两种数据融合准则,建立张弦桁架损伤识别的单次融合和两阶段融合识别流程。采用有限元软件ANSYS建立张弦桁架分析模型,利用减小构件截面积模拟弦杆损伤,分别采用非融合单损伤指标、单次数据融合和两阶段融合方法进行损伤识别分析。结果表明：单损伤识别指标的抗干扰能力较低,尤其对支座附近下弦杆的识别效果差;基于数据融合的损伤识别方法能够综合多种指标损伤识别结果,有效提高损伤位置识别的准确性;与加权平均数据融合准则相比,基于D-S证据矩阵准则的数据融合方法更能有效降低非损伤位置干扰,识别效果更好;两阶段融合方法效果优于单次融合方法,损伤位置的损伤概率愈发接近于1,非损伤位置的损伤概率愈发趋近于0。最后开展了一榀张弦桁架模型的损伤识别试验,通过试验验证了当所获取模态数据受到环境或测试噪声等因素影响下,文章提出的基于数据融合的损伤识别方法仍具有较好的鲁棒性,能够有效识别实际张弦桁架结构的损伤位置。但由于曲率模态差以及模态柔度差曲率难以识别损伤程度,因此文章方法仅能够提高损伤位置的识别精度。     

拉伸载荷下准脆性材料微裂纹损伤宏细观损伤变量关系初探

给出一种建立拉伸载荷下准脆性材料微裂纹损伤宏细观损伤变量关系的方法,用于发展连续损伤力学和细观损伤力学思想相结合的损伤力学模型。通过假设宏观损伤分析和细观损伤分析所得到的有效模量等价得到宏细观损伤变量的联系,将宏观损伤变量赋予与细观损伤机制相关的物理意义,并以单轴拉伸为例表明这种分析方法的可行性。     

村镇木构建筑震害预测方法

对村镇传统建筑进行抗震保护是村镇抗震防灾规划的一项重要内容。本文针对我国村镇木构建筑的震害特性进行了研究,提出了村镇木构建筑的模糊震害预测法。通过某城镇郊区村镇中木构建筑震害预测的实例表明,该方法简单易行、结果可靠。本文提供的方法可为今后类似结构的震害预测提供参考。     

Wavelet packet based damage detection in beam-like structures without baseline modal parameters

In this paper, a new approach for damage detection in beam-like structures is presented. The method can be used without the need for baseline modal parameters of the undamaged structure. Another advantage of the proposed method is that it can be implemented using a small number of sensors. In the proposed technique, the measured dynamic signals are decomposed into the wavelet packet decomposition (WPD) components, the power spectrum density (PSD) of each component is estimated and then a damage localisation indicator is computed to indicate the structural damage. The proposed method is firstly illustrated with a simulated beam and the identified damage is satisfactory with assumed damage. Then, the method is applied to a steel beam. The effect of damage location and the effects of wavelet type and the decomposition level are examined. The results show that the proposed method has great potential in crack detection of beam-like structures.     

基于柔度曲率曲线的结构损伤识别方法

对柔度曲率法进行了改进,提出了基于柔度曲率曲线的结构损伤识别方法。提出了结构在健康状态下的完好柔度曲率曲线这一概念,并运用最小二乘法拟合构建该曲线;在此基础之上,进一步对结构损伤的程度进行了研究,通过损伤有效面积的大小来判断结构损伤程度。最后通过简支梁的单处和两处损伤对该方法进行了数值验证。结果表明：不需结构损伤前模态参数,该方法能够对简支梁发生单处和两处损伤进行准确定位及损伤程度分析;且损伤程度正比于损伤有效面积;同一损伤程度下,单元距离跨中位置越近损伤有效面积也越大。     

Post-earthquake fire simulation considering overall seismic damage of sprinkler systems based on BIM and FEMA P-58

In this study, a post-earthquake fire simulation method considering the seismic damage of sprinkler systems is proposed to quantitatively assess the impact of the spread of fire owing to such damage. First, a modeling approach is designed to convert a building information model (BIM) to a computational fluid dynamics (CFD) model, thereby creating a high-fidelity model of a building and its sprinkler system in the fire dynamics simulator (FDS) program. Second, a probabilistic method for predicting the seismic damage of sprinkler components (including pipes and drops) is developed according to the next-generation performance-based design method in the Federal Emergency Management Agency (FEMA) P-58 report. Finally, using the seismic damage of the components, a prediction method is proposed to assess the overall seismic damage of the sprinkler system based on a tree data structure. A post-earthquake fire simulation of a six-story dormitory building is performed using the proposed method. The results indicate the level of effect that the seismic damage of the sprinkler system will have on the spreading of a post-earthquake fire. The outcome of this study provides an important practical method for quantitatively assessing the effect of the seismic damage of sprinkler systems on a post-earthquake fire.     

分阶段结构损伤诊断方法

在现有分步损伤诊断方法的基础上,提出了一种3阶段结构损伤诊断方法.通过对遗传算法的特点进行分析,提出以逐步评定并排除无损单元的思路来处理结构损伤诊断问题.提出的分步方法中,应用了多次灵敏度遗传算法计算来进行无损单元排除,同时结合残余力向量指标对损伤大致位置进行判断.算例证明,在单纯用1种方法难以完成损伤诊断的情况下,用...     

结构损伤区域推断的判别分析法

在结构损伤的系统识别中 ,损伤是用结构参数的减小来反映的。由于模型误差和试验测试误差 ,并不是所有的结构参数减小反映损伤的存在。为此 ,提出的损伤区域的判别分析法将每一个可能的损伤状态定义为一个随机总体 ,通过比较样本到每一个总体的距离来确定样品与哪个总体最靠近 ,进而对损伤区域作出判断。这一方法可以避免确定损伤单元数量时的主观判断 ,减小误判的风险。     

基于应变时程数据的损伤识别方法

通过分析传统的应变模态方法,并在此基础上采用应变模态曲率差指标对一悬臂梁进行了损伤识别,发现该方法受到振型求解以及激励力的影响,识别效果不理想。所以对基于应变能量的损伤识别指标开展研究,发现该指标能够在不受激励力的影响下,避开复杂的振型求解,并通过提出的放大系数k对识别结果进行后处理,较好地提高了损伤识别效果。