基于砖混结构废墟救援安全评估专家系统研究

基于砖混结构废墟救援特点,对其安全评估专家系统的功能、系统架构、系统界面进行了设计,并以实际震灾救援案例对所建立的系统进行了验证和测试。结果表明,该砖混结构废墟救援安全评估专家系统应用方便,可很好地协助地震应急救援工作。     

国家地震紧急救援训练基地废墟训练场训练功能设计

本文简要介绍了国家地震紧急救援训练基地废墟训练场废墟构筑物A的背景和工程概况,主要从搜索功能训练和救援功能训练两个方面对废墟进行了功能设计：针对废墟构筑物A在训练功能实现过程中存在的问题进行了讨论,并提出了解决方法,为废墟A能更好的满足训练功能的要求提出了建议。     

力平衡加速度计在线动态测试方法的实验研究

为了提高强震观测系统中力平衡加速度计动态测试的效率并降低成本，本文提出了利用力平衡加速度计内的自标定机构进行在线动态测试的方法。通过对比力平衡加速度计的绝对测试和在线测试实验结果，证明自标定机构可以代替超低频标准振动台来进行力平衡加速度计的动态测试。     

输电塔－线耦联体系地震反应分析方法（Ⅱ）：纵向

本文通过一座三层的耗能－隔震柔性底层钢管混凝土结构模型和一座三层普通钢筋混凝上结构模型的振动台实验，着重研究了耗能－隔震柔性底层钢管混凝上结构的抗震性能和减震效果，并与普通的钢筋混凝土结构的实验进行了分析比较，研究了两种结构体系在地震作用下的耗能分布和地震累积损伤情况。实验结果表明，耗能－隔震柔性底层能够有效地吸收地震输入的大部分能量，防止和减小了上部结构的地震破坏．文中还讨论了耗能－隔震柔性底层结构中钢管混凝土柱与橡胶隔震器之间的轴力分配以及在水平变形下的稳定性问题．     

地震动作用下单层砌体结构倒塌模拟

地震发生时建筑物的倒塌是造成人员伤亡的最直接原因。在地震救援时,救援人员对废墟形式的准确了解能够有效地提高救援效率。倒塌废墟形成规律的研究方法多种多样,利用数值方法模拟建筑物倒塌也是一种值得尝试的方法。利用数值方法进行结构倒塌模拟时可以通过程序开发分析,也可以直接使用显示动力分析软件分析。不管使用何种数值方法,结构构件的材料特性和断裂处理都直接影响着计算结果的准确度。本文基于显式动力分析软件LS-DYNA,使用winfrith材料模型和基于裂缝宽度相关的失效准则,进行了单层砌体振动台试验模型的倒塌模拟分析,并与试验结果进行了对比。结果表明,此方法较为可靠,可进行砌体结构的倒塌模拟。     

飞机航电设备的半主动磁流变控制

本文提出一种新的航电设备减振控制策略,采用半主动磁流变阻尼器与小阻尼柔性橡胶支座来取代目前采用高阻尼刚性橡胶支座的方法,以降低对航电设备的耐振要求,增强飞机飞行的安全性。本文建立了航电设备减振控制的两自由度刚体平-扭耦联模型,荷载激励考虑了基底平动与转动加速度。磁流变阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,主控制器为H2/LQG控制器,并采用一种加速度反馈的控制策略。针对目前的被动控制方案,本文研究了支座阻尼对减振控制效果的影响。为了得到最优的半主动控制效果,本文对控制器的权矩阵进行了参数优化分析。文中针对一系列工况详细比较了本文所提出的半主动控制策略与目前被动控制策略的减振控制效果。仿真分析结果表明,磁流变阻尼器可以非常有效地减小航电设备的动力反应,新的减振控制策略远优于现有的被动控制方案。     

基于二次型性能指标的控制器优化布置方法

本文建立了基于二次型性能指标的结构控制系统控制器最优布置方法。以控制器撤除时的系统最优控制性能指标增量作为控制器对系统最优控制的贡献，并用做确定经济的控制器数量和最优控制器位置的定量分析准则。本文中的控制器位置和控制器设计采用同一个优化性能指标，使得控制系统设计为最优。根据逼近满设置控制器结构控制系统的最优状态求得控制器降阶后等价的反馈控制增益。应用本文的方法对剪切模型框架结构上安装的锚索控制器进行了控制器的总体优化设计。数值分析表明，本文提出的控制器数量、位置和参数优化方法不仅易于实现，而且甚为有效。     

微波成像生命探测仪地震模拟环境测试方法研究

破坏性地震发生后,埋压人员的快速搜索是地震救援工作成功的重要因素。微波成像生命探测仪作为当前废墟搜索的装备之一,近年来得到了广泛应用。但救援队利用现有综合训练场地进行该类装备的测试方法,在装备针对性测试和深度功能认知方面存在着一定局限性,影响了微波成像生命探测仪的现场使用效率和技术发展。为此,本文在充分调研国内外主流地震模拟废墟训练场地的基础上,提出了相关的改进意见,结合汶川地震废墟三维采集数据和队伍实战经验,给出微波搜索装备综合测试方法,并在国家地震紧急救援训练基地完成了测试平台的搭建,取得较好的装备测试效果,为应急救援装备电子化和标准化测试提供参考。     

智利高地震烈度区高压瓷瓶隔离开关的高等级抗震考核试验

为获取户外高压隔离开关的动态特性、研究瓷瓶破断力与地震载荷的关系以及验证隔离开关的抗震性能,开展了相关的考核试验。依据IEEE 693—2005标准的要求,试验前进行了应变计的校准试验、瓷瓶的弯曲破断试验和隔离开关的抗震性能试验。经过抗震试验,隔离开关完好无损且在抗震试验前后其共振频率变化不大,瓷瓶破断力大于地震载荷的2倍。结果表明隔离开关结构稳定,通过了抗震考核。     

震后废墟中Wi-Fi信号场强传输模型研究

针对震后废墟中无法精确检测出电磁波的传输特性问题,本文提出了一种在震后废墟中Wi-Fi信号场强的检测方法。首先是对Wi-Fi信号场强在组成震后废墟主要介质中的传输特性进行检测推导。然后通过测量在废墟不同距离下场强的大小,即可推导出废墟下电磁波的场强与传输距离的关系,最后得出场强在震后废墟中的传输模型。实验表明,该传输模型的计算结果准确度高,对震后废墟中电磁波传输特性的检测具有重要意义。     

水泥基压电传感系统在混凝土结构动态监测中的应用

文中在新型水泥基压电传感器的基础上开发了一套水泥基压电传感系统,该系统由水泥基压电传感器、专门开发的小型电荷放大器、多通道数据采集仪和监测软件组成.该水泥基压电传感系统具有与混凝土的兼容性好,耐久性好,成本低廉等优点.将该系统应用到短柱模型和框架结构模型的动态响应测试中.试验结果表明:水泥基压电传感器在埋入混凝土构件后其频响特性和输入输出的线性关系不变,而且由其构成的传感系统还能够准确获得结构在简谐及地震地面运动下的内力.水泥基压电传感系统可用于混凝土结构的动态监测.     

突发地震灾害中无人驾驶救援车伺服控制系统研究

针对当前采用PID控制器控制无人驾驶救援车伺服系统时存在的轨迹跟踪精度不高,误差控制性能较差,灵活性、平稳性和安全性能不佳等问题,提出并设计基于BP神经网络整定PID控制器的无人驾驶救援车伺服控制系统,建立突发地震灾害中无人驾驶救援车伺服控制系统驱动模型,并以此模型作为被控对象;根据系统期望输出值与实际输出值构成的控制偏差获得PID控制规律,并通过调节PID控制器控制参数实现系统控制,在此基础上,采用BP神经网络通过对无人驾驶救援车伺服控制系统性能的学习,构建基于BP神经网络整定的PID控制器,并采用梯度下降法修正控制器加权系数,通过在线调整BP神经网络加权系数即可实现控制器的自适应调整,控制突发地震灾害中无人驾驶救援车实施救援。实验结果表明,设计的基于BP神经网络整定PID控制器的无人驾驶救援车伺服系统可有效提高轨迹跟踪精度,具有较好的灵活性,且能够保证驾驶员的安全和车辆平稳行驶。     

耗能—隔震柔性底层钢管混凝土结构的振动台实验和损伤分析

本文通过一座三层的耗能－隔震柔性底层钢管混凝土结构模型和一座三层普通钢筋混凝土结构模型的振动台实验，着重研究了耗能－隔震柔性底层钢管混凝土结构的抗震性能和减震效果，并与普通的钢筋混凝土结构的实验进行了分析比较，研究了两种结构体系在地震作用下的耗能分布和地震累积损伤情况。     

主动变刚度结构的动力卸载效应

本文讨论了主动变刚度结构体系AVS(Active Variable Stiffness)的动力卸载效应。结构体系中的AVS控制器关闭或开启瞬时，结构系统刚度分布发生突变，通常也伴随着对系统的能量输入或输出，使得该瞬时结构体系相应受到—加速度增量作用，此增量的方向与结构加速度方向相反，能有效地抑制结构体系的刚度不变层向刚度突变层的动力卸载。此外，文中分析了AVS控制器闭合或开启引起的结构体系相对于原结构的第i阶自振频率摄动，进而讨论了AVS控制器的开关控制律和结构的自振频率摄动及动力卸载效应的相互关系。理论分析和计算结果表明：在合理的结构变形位置闭合或开启AVS控制器，动力卸载效应对结构体系的不利作用及结构体系的频率特性相对于原结构改变很小。     

基于市场机制结构控制策略的研究和应用进展

半主动控制装置以其廉价、耗能低及控制稳定性好的优势成为目前结构控制领域的研究热点,由此势必产生具有大量半主动控制装置形成的复杂的结构控制系统,但足对于由大量半主动控制装置组成的结构控制系统,其形式非常复杂。相比于传统的集中式控制策略,分布式控制策略更适应此类复杂系统的控制要求。而基于市场机制的控制策略（Market-basedControl,简称MBC）属于分布式控制策略,它利用市场来模拟复杂的控制系统,用销售商和消费者来代替控制器和能源输出,从而将整个控制系统离散化,利用自由市场经济对有限资源合理分配的特点,对结构的振动实施高效的控制。介绍了分布式控制的概念,回顾了基于市场控制理论的发展过程,重点介绍丁其在土木工程领域的应用,存在的问题及未来发展方向。     

结构地震反应的非全状态控制

本文提出了地震下结构芳动控制的一种非全状态控制算法和控制器位置与算法参数统一优化的概念及其统一优化的方法，文中对某试验用模型结构，用红典线最优控制算法和本文提出的控制算法进行了主动控制仿真分析，同时用本文提出的统一优化方法对控制器位置和算法参数进行了优化，结果表明，本文提出的统一优化概念和方法合理可行，控制算法可以取得良好的控制效果。     

土木工程结构的双层多重调谐质量阻尼器控制策略

为能得到用尽可能少的调谐质量阻尼器(TMD)组成有效性和鲁棒性高的多重调谐质量阻尼器控制系统，本文提出了一种适用于土木工程结构的新控制策略——双层多重调谐质量阻尼器(DMT—MD)。使用定义的优化目标函数，评价了双层多重调谐质量阻尼器(DMTMD)的控制性能。数值结果表明，双层多重调谐质量阻尼器(DMTMD)比多重凋谐质量阻尼器(MTMD)具有更好的有效性和对频率调谐的鲁棒性。DMTMD比双重调谐质量阻尼器(DTMD)具有更好的有效性，而DMTMD和DT—MD对频率调谐的鲁棒性近似相同。因此，双层多重调谐质量阻尼器是一种先进的结构控制策略。     

基于Wi-Fi信号的地震废墟被困人员侦查系统

针对震后大面积废墟下被困人员快速准确检测与定位的需求,本文提出了基于Wi-Fi信号的地震灾害人员侦查技术。以嵌入式技术为基础,涉及FSK通信、Wi-Fi定位、Wi-Fi定位算法等方面的研究,提出Wi-Fi热点中继设备和显控中心平台切实可行的设计解决方案,研制出能够实现震后大面积废墟下被困人员快速定位的设备,并提出设备布设方案。为我国地震救援提供一种有效的技术手段。     

基于损伤指数矩阵对层状管道结构损伤识别的有限元模拟

为研究基于损伤指数对层状管道结构损伤程度识别的可行性,创造性地采用小波包分解方法,以损伤指数为参数,分别研究损伤径向深度与损伤指数的关系和多种轴向位置损伤对损伤指数的影响。使用有限元分析软件ABAQUS,建立在同一轴向位置且多种径向损伤深度的层状管道结构模型,对压电元件位置提取的压电传感信号进行5层小波包分解,计算损伤指数值,将其组成损伤指数矩阵。针对同一轴向损伤位置,结合多种损伤程度组成损伤指数矩阵,分析损伤径向深度与损伤指数的关系并建立拟合曲线。随后改变损伤轴向位置且径向损伤深度同样递增,建立有限元模型,并获得相应的损伤指数拟合曲线。结果表明：在同一损伤轴向位置处,损伤指数拟合曲线都随着损伤径向深度的增加而呈现出先减后增的变化趋势;当改变损伤轴向位置时,损伤与信号接收位置轴向距离的增加使损伤指数的变化幅度减缓,但不改变曲线的总体趋势。研究结果表明：针对传感信号采用小波包分解方法,获得的损伤径向深度与损伤指数的拟合曲线可用于层状管道结构损伤程度的识别,并且该损伤程度识别方法受与信号接收位置轴向距离的限制较小,为快速诊断层状管道结构损伤程度提供了有效的有限元分析方法。     

一种基于能量的振动主动控制新方法

为了防止控制过程中作动器出现饱和现象,本文提出了一种基于能量的新的振动主动控制策略。该方法是通过比较容许能量与实际能量来确定结构控制力的大小,而其方向是通过对能量求导确定。由于不需要求解线性矩阵不等式,所以计算简单,操作方便。并且当采用同样容量限的多个作动器时,控制输出力一致,从而避免设计多个控制系统,简化了控制器设计。此外,由于采用阶跃控制,控制系统便于实现。最后,以六层建筑物为例来说明本文方法的可行性。