基于弹性波传播和谱单元法的桁架结构损伤检测

为了准确、及时地对桁架结构在长期服役后出现的构件和节点损伤进行检测,本文考虑了损伤引起的节点刚度下降,采用六自由度方向的线性弹簧模拟损伤后的节点,基于谱单元法建立了带有节点损伤的桁架结构动力学模型.对桁架结构施加窄带脉冲激励以激发结构内高频弹性波的传播,采用数值Laplace逆变换方法获取结构的时域响应.结果 表明,弹性波在通过两端含有受损节点的构件时,其传播会受到一定的阻碍,导致桁架节点位移幅值的改变和首波到达节点时间的延迟,通过分析节点损伤引起的弹性波在桁架中传播的变化情况,可以实现桁架结构的损伤检测.     

随机点蚀圆钢管柱力学性能试验与应用分析

为研究随机点蚀损伤对圆形钢管柱的力学性能影响,对带有随机点蚀损伤的构件进行了轴压试验,试验中考虑了不同的内径和点蚀损伤强度。结果显示,在文中所选点蚀损伤范围内,随着点蚀损伤强度的增加,点蚀损伤构件的屈服载荷和弹性模量均呈现线性下降趋势;内径越小,点蚀损伤对其屈服荷载和弹性模量影响越大;点蚀损伤强度为4%时,点蚀坑之间环向应变发展明显快于纵向应变发展。利用ANSYS有限元软件分别建立了无损伤构件和损伤构件的数值模型,利用试验结果对数值模型进行校核,最大误差分别为-4.17%、-11.78%,说明文中所建立的数值模型合理。最后,利用该数值模型分析了不同点蚀损伤区域对结构构件力学性能的影响,研究发现当点蚀损伤区位于2L/5~3L/5柱脚处时,构件屈服荷载降低了26.96%,此区域为构件的随机点蚀敏感区。     

加载速率对钢筋混凝土结构损伤的影响

目的 为探讨钢筋混凝土结构的动态损伤特性,进一步研究钢筋混凝土高层建筑结构连续倒塌破坏机理.方法 在钢筋混凝土梁柱构件动力特性试验基础上,分析钢筋混凝土梁柱构件的损伤,分别提出考虑加载速率影响的梁、柱构件的损伤演化方程,介绍一种改进的考虑加载速率影响的构件恢复力模型,并对一座6层3跨的钢筋混凝土框架结构模型进行地震作用下动态模拟,分析结构中主要构件的应变、应变率和损伤随时间的变化.结果 通过与试验结果对比,验证了笔者提出模型的有效性.通过数值模拟,得到梁的损伤值为0.06,柱的损伤值为0.17.结论 构件的损伤发展规律相近,且在地震动加速度峰值附近损伤迅速发展;柱的损伤大于梁的损伤.笔者提出的损伤模型能有效地模拟钢筋混凝土结构的损伤特性.     

RC核心筒地震损伤模型研究及损伤评价

RC核心筒是高层混合结构中应用广泛的结构单元体系,为体现构件损伤向结构损伤迁移转化的多尺度效应,基于数值模拟方法,在分析构件耗能权重的基础上,建立了结构单层地震损伤模型;通过对结构单层损伤与整体结构破坏之间的关系进行分析,采用位置权重系数与结构单层损伤指数权重系数二者组合的形式作为结构层损伤权重系数,建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律的RC核心筒地震损伤模型,并给出了RC核心筒的损伤状态及相应的损伤指数范围.计算结果与试验结果的对比表明,建立的地震损伤模型能够较好地描述核心筒结构的地震损伤演化过程与损伤程度,并反映构件损伤、局部结构损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律,研究结果可为混合结构抗震性能评估提供参考.     

基于能量法的简支钢梁损伤识别试验及有限元分析

针对目前梁式结构损伤识别中识别精度和实际应用方面存在的不足,以能量耗散理论为基础,对简支工字形钢梁的损伤识别进行了数值分析及试验研究。通过结构损伤时每一单元的模态应变能耗散率与损伤前、后模态应变能变化之间的关系,推导出单元损伤变量的表达形式。研究结果表明：单元损伤变量只需要利用结构损伤前、后的模态振型即可算得,在实际应用中可通过模态扩阶技术解决实测自由度与理论自由度不匹配问题;该方法可准确识别出简支钢梁损伤单元的位置,并在一定程度上表征损伤程度。     

板桁组合结构分析的超级有限元法

针对板－桁组合结构的静力分析问题，根据桁梁弯曲扭转理论，将复杂的离散型结构进行三维化处理，使其离散成一系列梁段单元－超级元。考虑到弯曲扭转拉伸压缩等多种变形效应，再将超级元离散成板单元和空间杆单元，按一般有限元法选取其自由度，通过采用构件自由度向超级元自由度转换，把复杂多构件问题的求解，变为少量一维节点问题的求解。     

一个可加推广的自由度计算公式

关于自由度的计算,不但机械原理中提及,而且在结构力学中也时有遇到。关于自由度计算公式的推导,不外出自于取构件作为考虑自由度的基本单元和取结点作为考虑自由度的基本单元两种。将体系各基本单元的自由度总和减去体系的总约束数,亦即得体系的实际自由度。本文指出上述推导自由度计算公式具有同等效力(即统一性),並在引入“独立结点数”概念后,将以结点作为考虑自由度的基本单元的计算公式,从习惯上仅用于计算由二力杆件组成的铰接桁架推广应用于含非二力构件组成的铰接体系。文中给出平面铰接体系自由度计算的几个应用实例,说明该方法的推广简单方便、易于掌握。     

钢筋混凝土结构构件的震害损失失效分析

通过建立钢筋混凝土结构构件损伤值概念,在结构构件综合损伤的基础上提出了服务从威尔分布的地震损伤失效概率模型,初步探讨了利用该模型对结构构件进行损伤等级划分,从而在实际结构构件和震后结构构件可靠性评估的方法,并给出了算例。     

箱形梁和杆系组合结构分析的超级有限元法

本文提出一种超级单元，用以分析箱形梁或杆系组合结构。其做法是将结构离散成一系列超级单元，考虑弯曲、剪切、挤压，拉伸压缩、扭转等多种变形效应、采用构件自由度向超级元自由度的转换，把复杂的多构件问题的求解变为少量一维结点变量问题的求解，大大减少了未知量数目。又能保证精度，并可方便地与一般有限元软件连接。     

非结构可更换构件提升桥梁震后可恢复性的研究进展

为利用非结构可更换抗震构件降低地震灾害对桥梁主体结构的损伤,以快速恢复震后桥梁正常使用。文中从桥梁抗震设计思想的转变出发,梳理震后可恢复功能结构中非结构可更换构件体系的研究进展;围绕非结构可更换构件体系在桥梁工程中的研究与应用,阐述国内外非结构可更换构件的类别、抗震性能、构件恢复途径及其现有可恢复评估方法的主要特征。为未来对非结构可更换构件的材料、构造形式进行挖掘开发,对桥梁震后可恢复结构的可恢复性评估的方法与标准等方面研究提供了新思路。     

钢筋混凝土结构构件的震害损伤失效分析

通过建立钢筋混凝土结构构件损伤值概念,在结构构件综合损伤指标的基础上提出了服从威布尔分布的地震损伤失效概率模型,初步探讨了利用该模型对结构构件进行损伤等级划分,从而在实际结构构件设计和震后结构构件可靠性评估的方法,并给出了算例.     

自适应桁架结构局部积分力反馈振动阻尼控制研究

本文主要研究自适应桁架结构的振动控制理论和方法，将结构中主动构件的局部弹性内力经过积分和比例反馈控制器运算后，得到主动构件的输出控制力，以实现结构的振动阻尼控制。文中还引入了模态应变能因子的概念，建立了主动构件配置的多目标优化函数，以研究其优化配置等问题。     

海洋平台结构随机动力响应谱疲劳寿命可靠性分析

对随机波浪荷载作用下海洋平台结构动力响应和疲劳寿命评估理论作了简要叙述，通过对某深水导管架平台经损伤加固维修后整体结构的随机动力响应分析，应用随机波浪谱和线性疲劳累积损伤理论，进行了导管架结构构件和管节点的详细疲劳寿命评估，计算模型充分考虑了对平台结构动力性能和疲劳寿命有着显著影响的附属结构和质量，以及结构-桩-土的相互作用.计算结果表明,海洋平台结构的一阶模态对动力响应起主导作用；与受损构件相连接的构件疲劳寿命与损伤前相比有明显的降低，但都满足设计使用要求；频率数和频带宽的合理选取对随机波浪动力荷载作用下结构的响应有着显著的影响.     

钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析

采用通用有限元软件ABAQUS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调,并通过算例验证了结构多尺度有限元分析方法的有效性和精确性。基于多尺度方法,结合纤维模型子程序与混凝土塑性损伤模型,对钢筋混凝土框架结构进行多尺度建模,并进行了弹塑性时程分析及局部构件损伤分析。结果表明：对于大型结构或复杂结构来说,多尺度计算可较好地模拟局部构件的复杂边界条件,为大型工程结构进行多尺度计算提供参考。     

基于构件损伤的防屈曲支撑钢框架易损性分析

防屈曲支撑钢框架结构在地震作用下构件破坏次序明确,失效机制合理,可视为理想的多道抗震防线的结构体系。为了研究防屈曲支撑钢框架在地震作用下的结构损伤程度,首先建立框架柱、框架梁与防屈曲支撑各构件的损伤模型,通过加权系数法合理地考虑各构件的权重系数与重要性系数,建立楼层的损伤模型,考虑楼层权重系数最终建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤的防屈曲支撑钢框架结构地震损伤模型,并给出了防屈曲支撑钢框架的损伤状态及相应的损伤指数范围。同时考虑地震动不确定性与结构不确定性对防屈曲支撑钢框架进行IDA分析,对比不考虑结构不确定性与考虑结构不确定性时结构不同损伤程度的易损性曲线,结果表明,在非倒塌状态下,二者区别不大,在倒塌状态下,考虑结构不确定性时对数标准差明显增大。最后对比了采用以结构最大层间位移角与本文所建立的结构损伤指标为评价指标时结构的易损性曲线。     

金属构件的损伤断裂与抗力衰减分析

现有的结构力学分析都假设结构为完好无损，然而结构在初始状态或使用过程中总存在各种损伤，而且损伤在使用过程中会不断积累和加剧。损伤不但缩短结构的使用寿命，而且引起结构力学性能下降。本文着重研究了具有宏观裂纹构件的强度和刚度随损伤发展的衰减规律；分析了平面应力、平面应变及弹塑性情况下带裂纹构件的强度衰减，提出了构件剩余抗力的计算方法；基于能量原理，推导了带裂纹构件的刚度；应用本文的方法分析了一个三杆结构，分析结果显示了裂纹引起的构件强度和刚度的变化对结构承载力和可靠度的显著影响。     

基于自由度匹配技术的简支桥梁结构损伤识别研究

实测自由度与理论自由度不匹配是结构损伤识别技术应用于实际工程中的一大难题,模型缩聚和模态扩阶技术可以解决这一问题.通过某简支桥梁结构有限元模型的数值模拟,利用模态应变能损伤识别方法,较好地实现了测试信息不完备情况下的简支桥梁结构损伤识别.结果表明,利用Guyan减缩法与模态扩阶法进行自由度匹配后再进行损伤识别,结果非常准确,可以应用于简支桥梁结构的损伤识别.     

串联多自由度体系在非平稳地震荷载作用下的动力可靠性分析

本文用振型分解法提出了一种分析线性串联多自由度体系在任意(可分离和不可分离的)非平稳随机地震干扰下的动力可靠性的解析方法。文中首先对受任意非平稳随机干扰的线性串联多自由度体系利用振型分解法求出了体系质点相对位移和速度反应的联合概率密度函数。在首通机制下,利用随机点理论和级数解法导出了各质点相对位移的可靠性函数级数解的一般表达式;在Poisson界限交差假设下,简化了可靠性函数的一般表达式。进一步,以“最弱链环”模型为基础,提出了串联多自由度体系受任意非平稳随机干扰的动力可靠性计算的理论方法。其次,通过把地震地面运动加速度模拟为Iyengar型可分离非平稳高斯随机过程,分析了受这种非平稳随机地震干扰的线性串联多自由度体系的反应,求出了计算体系可靠性所需要的反应统计量的半解析表达式。最后,利用忽奈姆港和加里福尼亚韦尔农的地震随机模型,对两层剪切型框架求出了动力可靠性的数字结果,并与模拟结果进行了比较。     

系统模态参数辨识的小波变换方法

文中分析了在众多小波基函数中Morlet小波更适合对动态结构系统进行模态分析的原因,结合Morlet小波的性质和结构系统对脉冲响应信号的特性,构造了一小波族,实现了利用Morlet小波变换对多自由度系统进行模态解耦和对时变系统进行模态参数辨识的方法．算例的数值仿真结果表明文中方法的正确性和有效性．     

可去耦阻尼系统时域响应的不含模态参数表达式及其应用

文章利用矩阵函数理论直接给出了可去耦的多自由度有阻尼线性振动系统时域自由响应的不含模态参数的表达式,并列举了它在模态参数识别和结构参数识别中的应用。