基于模态柔度的有限元模型修正方法

以各阶模态柔度矩阵中各元素相对变化作为指标,提出了基于模态柔度灵敏度解析表达式的有限元模型修正方法,推导了模态柔度灵敏度解析表达式,结构严谨,编程方便。以一平面简支梁为例,考虑运用不同的模态阶数、测点自由度及测试误差,利用Tikhonov正则化方法进行模型修正,通过多次模拟计算,分析了相关因素对模型修正结果的影响。实例计算表明,当噪声较小时,修正效果很好,但随着测试噪声水平的增加,修正结果稳定性变得相对较差;利用较高阶模态修正结果比利用较低阶模态修正后结果要好;同时测试自由度不完整性也是模型修正结果的不利因素。     

基于动应变的桥梁动态称重及其优化算法

将桥梁视为“称”对车辆进行动态称重,是一种获取桥面移动车辆行驶速度、轴距、轴重等信息的新方法。本文以桥梁不同截面动应变响应为对象,采用“峰值法”识别车辆速度、轴距,引入最小二乘原理识别车辆各轴重,再结合梯度法对初始识别结果值进行局部优化,最后建立车-桥耦合振动模型模拟桥梁动应变,对桥梁动态称重及优化算法进行数值仿真。结果表明,对已经具备一定精度的动态称重初始结果值进行局部优化能进一步提高精度,满足工程应用要求。     

基于同步挤压和时间窗的时变结构损伤识别

在连续小波变换的基础上,运用同步挤压和时间窗思想,提出了新的时变结构损伤识别指标。通过简支梁刚度突变、刚度线性变化和简支梁多点时变损伤三个数值算例对提出的损伤指标进行了验证,结果表明:该指标能够有效地识别结构的时变损伤,且时间窗的选取基本上不影响时变损伤指标的取值。     

由车辆响应识别桥梁固有频率

在车辆上安装传感器获取车辆过桥动力响应,进而识别桥梁固的有频率,是近年出现的测试桥梁动力特性的新型方法。该方法相比在桥上安装大量传感器获取桥梁动力响应去识别桥梁固有频率,无论是在安装还是测试都节省了大量的人力物力,且在测试当中不需要阻断交通。本文由车辆在简支梁上匀速移动的情况,理论推导了车辆频率与桥梁频率的关系,通过数值模拟和实桥试验,由车辆过桥的振动响应,识别出了桥梁的一阶固有频率。     

聚碳酸酯的拉伸力学行为

本文通过拉伸实验研究了国产聚碳酸酯板的力学行为,得到了这种材料在不同应变速率下的真实应力—应变曲线。实验结果表明:聚碳酸酯为应变率敏感材料,在达到峰值应力之前,泊松比接近0.5,出现颈缩之后,其泊凇比远超过极限值O.5。     

土木工程结构损伤诊断研究进展

土木工程结构具有尺寸大、质量重、自振频率和振动水平较低等特点,其动力响应极容易受到不可预见的环境状态、非结构构件等的影响,这使得结构的健康监测和损伤诊断具有极大的挑战性,是近年来国际上研究的热点。本文综述了土木工程结构损伤诊断方法的最新进展,内容包括动力参数诊断方法、静力参数诊断方法、子结构方法、统计分析方法、神经网络方法等,同时简要介绍了与损伤诊断有关的系统识别与模型修正以及传感器优化布置等的研究进展,最后展望了结构损伤诊断的研究和发展方向。     

基于虚拟变形方法的结构有限元模型修正

虚拟变形方法是一种快速精确的结构重分析方法。基于静力虚拟变形理论的结构有限元模型修正方法,推导了梁单元影响矩阵和基于虚拟变形的结构位移灵敏度。利用初始结构的静力响应和影响矩阵,就可根据需要对感兴趣的结点响应进行重分析,实现有限元模型的修正,无需修改结构的刚度矩阵;计算位移灵敏度时也与传统算法不同,不需要对整体刚度矩阵求逆,根据虚拟变形方法就可求出相应结点的静力位移灵敏度,提高了模型修正过程中的计算效率。最后分别利用数值仿真和荷载试验数据对一平面框架结构进行了模型修正。     

西南山区高速公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究

摘 要：疲劳车模型在桥梁疲劳评估中有着非常重要的作用,本文根据动态称重系统获得的车辆数据,并以等损伤度为理论基准,推导出适用于中国西南山区高速公路桥梁的3轴标准疲劳车模型。车辆统计数据和疲劳损伤度模拟计算表明,超过一半的疲劳损伤由6轴车引起,故根据统计数据以6轴车为原型设计出简化的3轴标准疲劳车模型,并根据Miner线性累积损伤法则,以实际车辆导致的损伤度为目标对疲劳车模型轴重和轴距进行修正。同时,本文针对西部山区高速公路桥梁提出两项建议：其一为基于弯矩概率函数曲线分析,建议最大应力幅峰值取为等效应力幅的3倍而不是AASHTO所规定的2倍,这主要由于该地区部分车辆超载较多所致;其二为BS5400疲劳车模型是实际车辆引起疲劳损伤的1.15倍从而高估了本地区的疲劳损伤,而AASHTO疲劳车引起的疲劳损伤与实际车辆导致的损伤也基本一致,故建议在西部山区高速公路疲劳车规范的选择时,宜选择AASHTO规范,但应根据实际通行车辆对疲劳车通行量进行修正。     

基于高斯过程响应面的结构有限元模型修正方法

作为一种基于贝叶斯原理的非参数模型,高斯过程模型近年来得到研究人员的广泛关注。高斯过程具有灵活的协方差函数形式、预测精度高和量化预测不确定性等优点。基于此,本文提出了一种基于高斯过程响应面的有限元模型修正方法,并介绍了高斯过程响应面方法的基本理论。算例结果表明,相对于传统参数型响应面方法,高斯过程响应面方法应用于有限元模型修正更具优势。     

基于递归矩阵奇异熵的损伤识别方法

对递归图方法在土木工程结构损伤检测中的适用性进行研究,对环境激励的结构响应信号采用多变量融合的方法,并扩展到高维相空间中,研究信号在高维空间中临近点的分布规律和运动特点,采用递归图理论,结合奇异熵理论提出一个新的递归量化指标——递归矩阵的奇异熵,将其作为损伤敏感特征指标,用于结构的损伤识别。数值算例验证了该指标的有效性