基于损伤部位向量法的钢框架损伤识别研究

对损伤部位向量(DLV)法作了简单介绍,并用该方法对钢框架进行了损伤识别和损伤定位。该方法假定结构损伤前后为线性,对结构损伤前后柔度矩阵差进行奇异值分解,将奇异值为零所对应的向量,作为静荷载施加在无损结构的测点位置,则应力为零的单元为可能损伤的单元。对3种不同工况的钢框架进行了振动模态试验,用前3阶模态参数构造框架的柔度矩阵,按照DLV法对其进行了损伤识别,识别结果与已知损伤情况相一致。从测试自由度不完备、噪声和振型质量归一化系数这3个方面对识别效果进行了分析,结果表明:当损伤使结构动力特性有微小改变时,使用该方法不易定位损伤,应结合局部损伤识别方法进行判定;当损伤使结构动力特性有较大改变时,该方法能有效识别损伤的单元。DLV方法概念简单,理论明确,不受结构类型的限制,不需要结构的数学模型和模型缩聚或扩展技术,只需获得结构损伤前后的前几个低阶模态参数,即可识别结构一处或多处损伤,实际应用时可操作性强。     

某大型复杂结构地震响应与控制研究

针对某大型复杂结构的地震响应及控制策略进行了研究。首先,建立该结构的整体有限元模型,采用Ritz向量法对结构进行模态分析,研究该复杂结构的振动特性,基于位能加权平均法求解了该复杂结构等效阻尼比;随后,研究了不同布置型式下粘滞消能支撑的受力特点和计算模型;最后.对该结构进行减振设计,分析了不同消能支撑布置形式下的减振效果。结果表明,采用消能减震装置能有效降低复杂结构的地震响应,且并不改变结构体型;同等减震效果前提下,采用人字形支撑比采用斜撑更为经济。本文工作可供类似的大型复杂结构减震设计参考和借鉴。     

复合夹层结构频率及损耗因子的计算

频率和损耗因子是粘弹性材料复合夹层结构的两个重要的动力特性指标。本文采用复模量模型模拟夹层粘弹性材料特性的频率相关性,并基于大型通用有限元程序NASTRAN,提出采用模态应变能迭代法及复特征值迭代法求解复合夹层结构的各阶频率及损耗因子。该方法可以应用到大型复杂复合夹层结构中去,具有很好的实用性和较好的准确性。以复合夹层梁为例,进行了理论解析解和数值解的对比研究和优化设计分析。     

对结构损伤识别中曲率模态方法的改进

曲率模态在结构损伤识别中有很好的应用。针对模态分析中某几阶曲率模态曲线未能有效地反映损伤的情况,本文提出对曲线进行一次数值微分的处理方法,计算结果表明这种方法能进一步提高曲率模态对损伤的敏感性,是一种很好的辅助处理数据方法。     

结构平稳随机地震反应时域分析:方法

给出了三种常用的随机地震地面运动过程模型,即理想白噪声模型、金井清模型、改进金井清模型的相关函数表达式.引入状态向量,在状态空间中建立地震地面运动激励下的结构振动方程,并求解出结构的复模态特性和复模态反应.利用复模态叠加法推导出线性时不变多自由度体系在这三种随机地震动激励下的平稳协方差反应的解析式,可在时域内直接计算结构随机反应的统计特征.该方法物理概念清晰,结论简便明确,可作为实际工程结构平稳随机地震反应的实用分析方法.     

基于支持向量机与分层遗传算法的斜拉桥全结构损伤分步识别

为了实现斜拉桥全结构的损伤识别,提出一种支持向量机与分层遗传算法相结合的分步识别方法。该方法首先按结构的材料特性将斜拉桥分为主梁、索塔、拉索三类子结构,利用支持向量机的分类特性判定损伤的来源,确定损伤属于某一类子结构;然后,应用分层遗传算法对子结构中的单元进行损伤位置与损伤程度的识别。以实验室独塔斜拉桥模型作为研究对象进行数值仿真,结果表明:采用支持向量机方法能较准确的对主梁、索塔、拉索三类子结构的损伤进行分类,确定损伤的来源;分层遗传算法能快速有效的完成斜拉桥某一子结构中损伤单元的定位与识别;两种算法结合的分步识别方法,实现了斜拉桥全结构的损伤识别,同时分步识别策略减少了支持向量机训练样本与遗传算法中初始种群的规模,提升了寻优效率。     

土-结构体系的分枝模态与约束模态混合二步法

为了在结构设计过程中考虑土-结构非线性相互作用的影响,在线性-非线性混合的约束模态法以及分枝模态法的基础上,提出了适用于土-结构非线性相互作用体系的分枝模态与约束模态的混合方法,该方法既可考虑土体和结构的非线性特性又便于考察土-结构相互作用对上部结构的影响。在分枝模态与约束模态混合方法的基础上,进一步提出了混合二步分析法,并将其应用到地基土-框架结构地震响应分析中,算例结果表明,混合二步分析法在实现上部结构和地基土分开计算的同时,还能够考虑结构与地基土的材料非线性特性,有利于采用专业设计软件仅通过对上部结构进行分析来考虑土-结构相互作用的影响,为实际工程计算考虑土-结构相互作用的影响提供了便利的条件。     

模态pushover分析方法的研究和改进

鉴于传统pushover方法不能考虑结构高阶振型的贡献,从而难以应用到高层结构中,有学者提出采用考虑多阶振型组合作用的模态pushover分析方法。本文通过考虑结构屈服后地震作用发生变化这一特性,对此方法进行了改进并通过算例进行了验证。结果表明本文改进的方法有很好的精度。     

复阻尼多自由度系统动力分析的模态叠加法

工程实际中,复阻尼多自由度系统的瞬态响应过去一直是通过频域方法求解的。频域方法的一个突出问题是求传递函数矩阵的计算工作量过大。本文给出一种有效而实用的时域解法———实模态叠加法,此外还介绍了复模态叠加法。实模态叠加法是基于一个事实,即n维复向量空间中的复向量可以在n维实向量空间中的一组线性无关的实向量构成的基下表出;另外,就此方法还讨论了复阻尼多自由度系统初始运动条件的给出和转换问题。复模态叠加法则是通过变量替换的方法,变其中的复特征值问题为形式上的一个实特征值问题来解决的。     

基于环境激励的大跨结构动力特性识别

本文以广州国际会展中心一期在环境激励下获得的屋盖5处位置加速度响应时程数据为基础,分别采用随机减量法(RDT)、峰值拾取法(PP)以及频域分解法(FDD)识别结构的前4阶竖向振动模态频率;并采用随机减量法(RDT)获得了前2阶阻尼比。基于有限元分析软件ANSYS,建立结构三维有限元模型,获得了结构前16阶模态频率,并将前4阶整体竖向模态频率与实测结果进行对比。研究表明:(1)RDT法、PP法以及FDD法具有很好的识别结构振动模态频率的功能,且RDT法能有效地识别结构整体阻尼比;(2)有限元数值计算在结构设计初期对识别动力特性上具有较高的精度。     

弯剪型悬臂结构损伤识别的柔度法

本文将高层建筑、烟囱等高柔结构当作弯剪型悬臂结构,提出了一种利用结构动力模态数据识别结构损伤的柔度方法,本文方法的特别是所需模态阶数少,便于实际应用,算例和试验分析表明,本文方法是可行的。     

层间隔震结构计算模型的简化分析

本文通过对层间隔震结构整体动力性能及时域反应的分析，用模态综合方法建立了该结构计算分析简化模型。该模型合理、可靠，为建立实用设计方法、推广层间隔震结构的应用提供了有效途径。     

基于曲率模态和小波变换的结构损伤位置识别

小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力,能够在不同尺度下对结构响应中的突变信号进行放大和识别.在结构曲率模态基础上,本文提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,用损伤前后小波变换系数残差建立了结构损伤指标,通过小波变换系数残差的分布统计情况判定损伤的存在并确定其位置.应用简支梁数值模拟结果对该方法进行了验证.     

ARX结构模态参数识别方法对比(Ⅱ)——基于地震观测记录的对比

结构参数识别是结构抗震安全性能鉴定和健康诊断的基础,利用地震观测记录来识别结构模态参数,是地震工程领域备受关注的研究课题之一。本文利用实际结构的地震观测记录,对一维、多维和整体ARX模型三种模态参数识别方法进行了对比分析。结果表明：整体ARX模型对多自由度结构的模态参数识别较为稳定且精度较高;实际应用中多维ARX模型有时会导致丢失模态和虚假模态现象。     

基于改进Guyan减缩的混合型减缩系统

本文利用改进Ｇｕｙａｎ减缩解逼近特征系统中的惯性力，然后引入普通模态型减缩法中的模态线性组合表达式。从而建立了一种新的组合型减缩技术。该技术的精度在常规情况下好于普通模态法，同时弥补了新近提出的、完备模态型减缩法不能保持原模型的刚体特性的不足。这样，在结构动力模型的减缩技术方面，本文为工程界提供了更多的选择。     

地震多点激励结构随机分析方法

将多点地震激励简化为平稳向量随机过程，地对其时－空相关特性，采用两步相关谱展开，使相关向量随机过程转化为正交向量随机过程，通过结构振型分解法直接求得结构随机响应；进一步可计算各种响应功率谱密度。本文方法不仅考虑了结构的多点激励及行波效应，而且考虑了结构振型之间的相关性，计算过程简单，是结构随机振动分析的一种有效方法。     

微动测试技术在古建筑拱桥结构检测中的应用

在古桥梁建筑结构保护中,无损高精度检测一直是一个重要的研究课题。为识别古桥梁拱桥的结构损伤问题,以上海青浦迎祥桥为研究对象,采用全站仪对桥梁结构的变形进行观测及分析,评价桥梁的变形及受力状态;采用微动测试技术,获取结构的损伤动力特性参数,包括固有频率及振动模态。通过分析现有桥梁的模态分布,观测振动模态的突变位置确定结构损伤位置,比较结构的变形特性,对结构的损伤程度进行评价。     

海洋平台振动特性的传递矩阵法分析

本文继文献〔1〕后再次讨论结构振动计算中传递矩阵法的应用问题,目的是为海洋平台结构的振动特性分析引入一个简便、有效的方法。文中首先清理了与妥善地应用传递矩阵法有关的梁的端部支承条件与相应的边界状态向量的问题;接着给出了两个新的传递矩阵,使传递矩阵法能够处理包括一类海洋平台在内的更广泛的梁式结构的振动问题;最后结合一例多塔式重力平台的分析,介绍了一个特殊的边界状态向量以及与它有关的频率方程的形成方法,从而进一步扩大了传递矩阵法的应用范围。此外,文中亦补充讨论了应用传递矩阵法的其它一些优点。     

劲性支撑穹顶结构模态特性参数分析

模态特性分析是结构动力特性分析的基础。选用杆元和索元建立有限元模型,采用分块Lanczos模态方法,分析了劲性支撑穹顶结构不同荷载工况下结构的模态特性,讨论了初始预应力、杆件截面面积及高度、跨度、矢高、荷载等参数对结构自振频率的影响。算例分析表明:劲性支撑穹顶结构自振频率较小且分布密集,出现大小相近或相同的频率对及相互对称的振型;环向等分数和杆件截面面积对劲性支撑穹顶结构的自振频率影响较小;荷载作用使结构的自振频率变小;预应力、跨度及矢高对自振频率影响较大,应在结构设计阶段给予充分考虑。     

模态静力非线性分析中模态选择的研究

本文应用模态静力非线性分析方法,对多个算例进行了静力非线性分析。比较分析了不同振型组合对计算精度的影响,对模态选择的参数进行了研究,提出采用模态质量参与系数进行模态选择的控制,为模态静力非线性分析方法的推广使用提供参考。另外,分析了结构基本周期对该方法计算精度的影响。