基于改进PSO算法的结构损伤检测

结构的损伤检测常转化为求解约束优化问题,针对粒子群算法容易出现早熟问题,增大算法后期的粒子位置的改变量,从而增加粒子位置的差异,因而能够增强其在求解约束优化问题时抵抗局部极小的能力。两层刚架单损伤和多损伤识别的数值结果和收敛曲线表明了改进后的粒子群算法优于传统的带惯性因子的粒子群算法。三层框架结构的4种损伤工况的试验研究进一步说明了该算法应用于结构损伤检测领域的有效性。     

Connecting parameters optimization on unsymmetrical twin-tower structure linked by sky-bridge

Based on a simplified 3-DOF model of twin-tower structure linked by a sky-bridge, the frequency response functions, the displacement power spectral density （PSD） functions, and the time-averaged total vibration energy were derived, by assuming the white noise as the earthquake excitation. The effects of connecting parameters, such as linking stiffness ratio and linking damping ratio, on the structural vibration responses were then studied, and the optimal connecting parameters were obtained to minimize the vibration energy of either the independent monomer tower or the integral structure. The influences of sky-bridge elevation position on the optimal connecting parameters were also discussed. Finally, the distribution characteristics of the top displacement PSD and the structural responses, excited by El Centro, Taft and artificial waves, were compared in both frequency and time domain. It is found that the connecting parameters at either end of connection interactively affect the responses of the towers. The optimal connecting parameters can greatly improve the damping connections on their seismic reduction effectiveness, but are unable to reduce the seismic responses of the towers to the best extent simultaneously. It is also indicated that the optimal connecting parameters derived from the simplified 3-DOF model are applicable for two multi-story structures linked by a sky-bridge with dampers. The seismic reduction effectiveness obtained varies from 0.3 to 1.0 with different sky-bridge mass ratio. The displacement responses of the example structures are reduced by approximately 22% with sky-bridge connections.     

斜拉桥动力分析的三维有限单元模型

建立了一种三维斜拉桥的有限单元模型，并将其用于ＫａｐＳｈｕｉＭｕｎ斜拉桥动态特性分析。同时考虑了各种结构参数（结构质量的分布和偏心，结构刚度，索单元划分，索自重垂度，边界条件等）对斜拉桥自振特性的影响。数值计算结果与脉动试验结果较吻合，说明了该有限单元模型几乎能够分析出斜拉桥所有重要的动力特性     

基于神经网络方法的框架结构损伤检测的试验研究

首先建立了三层试验框架结构的有限元模型，利用未损伤状态的动态测量数据，采用神经网络方法分步对原结构的有限元模型进行了修正。然后，依据修正的有限元模型，运用神经网络方法对各种实际损伤状况进行了损伤诊断。比较了仅以三阶频率作为神经网络输入向量和三阶频率及一阶振型组合作为网络输入向量对网络训练和损伤检测结果的影响。研究表明，神经网络的输入数据越充分，网络训练的收敛速度越快；利用三阶固有频率能够对该模型结构的各种损伤进行诊断，获得满意层问刚度识别的结果。     

一种基于模型修正的结构损伤识别方法

基于模型修正技术提出一种结构损伤识别方法。首先通过建立带约束边界非线性最小二乘目标函数，极小化结构实测模态与分析模态之间误差，将损伤识别问题转化为优化问题。其次采用信赖域方法求解该优化问题使优化过程具有更强的鲁棒性和可靠性。然后提出一种目标函数向量扩充方法并进行了参数优化研究。最后通过一栓接框架损伤试验研究，验证了该识别方法应用于结构损伤识别的可行性和有效性。     

利用声发射信号与速率过程理论对混凝土损伤进行定量评估

混凝土性能退化过程伴随着混凝土材料中的孔隙、微裂缝和裂缝的发展,而声发射是材料不均匀变形或裂缝开裂及扩展过程的伴生现象。在损伤力学和声发射速率过程理论的基础上建立了在单轴受压状态下混凝土材料的声发射特征参数与损伤演化间关系的方程,从而实现运用测量得到的声发射特征参数最终量化评估混凝土的损伤大小。对某实际桥梁混凝土芯样进行了单轴压力下的声发射试验,得出了混凝土的实际损伤量;通过对声发射Kaiser效应和Felicity效应的分析,评价了混凝土芯样的受力历史;试验结果证明了声发射技术在混凝土损伤评估应用中的有效性和准确性。     

高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果分析研究

本文对新型高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及此支座对桥梁的隔震性能进行了实验研究。通过正弦波实验研究其力学性能,实验结果表明新型高阻尼橡胶隔震支座是速度相关型支座,加载频率对其等效水平刚度有较大的影响,但对其等效阻尼系数影响不大。然而加载经历对新型高阻尼橡胶隔震支座对其等效水平刚度与等效阻尼系数均有较大的影响。同时通过数值分析精确的定量地验证了新型高阻尼橡胶支座对桥梁的减隔震效果。     

运用波传播和子结构技术检测结构损伤

提出了一种基于波传播和子结构技术来检测大型周期结构损伤的方法,分析了存在单一扰乱单元的有限周期结构的自由波传播,讨论了单元柔度变化对结构自振频率变化的敏感性。通过求解敏感性方程,用测得的自振频率的变化检测了大型周期结构的损伤位置和程度,并通过与子结构方法的结合,进一步提高了大型周期结构损伤检测的准确性和计算效率。对周期弹簧－质量结构损伤识别的数值结果说明,该方法不仅对结构损伤的位置和大小能够作出良好地预测,而且不需要知识未损伤结构的原始信息,只需要测得结构损伤前后的少数几个自振频率的变化,这对于实际的工程运用具有一定的吸引力。     

相邻结构间被动控制装置的位置优化设计

为了解决确定数目条件下被动控制装置在相邻结构间的优化布置问题,利用改进遗传算法和控制系统H2性能指标对控制装置的位置进行了优化。分别采用Kelvin模型和Maxwell模型模拟黏弹性阻尼器和流体阻尼器,在双体单自由度结构间设立Kelvin型或Maxwell型被动控制单元的优化参数表达式,得到相邻高耸结构间控制单元的优化参数,通过相邻超高层结构算例验证了该控制设计方案的有效性和实用性。     

剪切型框架损伤定位的比较研究

比较了剪切型框架结构几种损伤定位指标,包括振型曲率、残余力向量、柔度矩阵和一阶振型斜率的有效性。通过一个10层剪切型框架结构的数值分析表明,振型曲率的改变不能正确识别结构损伤位置;残余力向量能够识别结构损伤位置,但需要预先获得结构完好状态下的刚度矩阵;柔度矩阵的改变能够识别结构损伤位置,但必须获得结构完整模态,包括难以准确测量的高阶模态;利用结构一阶振型斜率的改变能够克服上述缺点,可简便、准确地识别结构损伤位置。