基于BP神经网络的网格结构损伤识别与试验研究

针对网格结构中杆件数量众多,但节点数总是远远小于杆件数的特点,损伤识别中采用了基于BP神经网络技术和面向节点的损伤初步定位方法的网格结构损伤识别的三步法。对双层柱面网壳结构模型在不同杆件去掉时的四种损伤情况下的振动特性进行了实测,并以实测低阶模态的频率变化率和少数测点的振型分量作为神经网络输入参数,对模型的各种损伤情况进行了识别。结果表明,所用的方法可以精简神经网络的结构,并提高其模式识别的能力。该方法可用于对大型复杂结构的损伤识别。     

曲率模态小波法用于网壳结构损伤的识别和定位

工程结构损伤的识别与定位研究以往主要针对梁、框架等结构形式,根据大跨度空间结构杆件和节点繁多等特点,提出用曲率模态和小波混合方法对空间结构的损伤进行识别和定位.以跨度100 m的Schwedler网壳结构损伤前、后的曲率模态作为标识量,分别通过离散和连续小波变换,判断网壳结构有无损伤和损伤位置,统计了小波系数差与结构损伤的图形关系,计算了各种损伤工况下该方法判断损伤的准确程度.结果发现基于曲率模态和小波方法的大跨度网壳结构损伤定位精度很高,充分证明该方法对此类结构损伤定位具有有效性和实用性.     

双层球面网壳结构的阻尼替代杆件减振控制研究

采用阻尼杆件替代双层网壳结构中的部分下弦杆件,既不改变原结构的网格形式,又对其进行有效的减振控制。在ANSYS软件中建立粘弹性阻尼杆件的数值模型,采用阻尼杆件对网壳部分下弦杆件进行替换,建立网壳减振结构数值模型;分别采用8种阻尼杆件替换方式对结构进行控制,进行结构的三维地震作用分析,在三种常用II类场地地震作用下考察替换杆件布局对结构控制效果的影响。研究表明:阻尼杆件布局方式对结构动力响应的控制效果有较大影响,合理布置阻尼替换杆件可以有效降低结构最大节点位移、最大节点加速度、最大杆件轴力等响应,控制效果可以达到20%～30%。     

单层网壳结构振动压电控制分析与试验研究

通过试验,研究自主研发的压电主动杆件在单层网壳结构中的主动智能控制问题.利用集传感器、作动器和承受荷载等功能于一体的压电主动杆件,对网壳结构的地震响应振动实施主动智能控制.结果表明,这种压电主动构件作为网壳结构的内在控制源,可以有效地控制网壳结构的地震响应,起到抑制网壳振动的作用.     

桅杆结构竖向杆件损伤位置识别的时域方法

桅杆结构在工程上应用广泛,但破坏事故时有发生,竖向杆件是其损伤发生的主要部位之一。由于桅杆结构具有强非线性,已经发展得比较完善的基于频域的损伤识别方法不适用于桅杆结构,对其进行损伤诊断成为一大难题。本文利用桅杆结构长细比大、柔性强的特点,探讨了竖向杆件刚度变化与节点水平位移响应的关系,并提出了基于水平位移时程响应的竖向杆件损伤位置识别的指标,说明了竖向杆件损伤的时域识别步骤,通过几个数值算例证明该指标能对损伤的竖向杆件位置准确地进行识别,最后,分析了信号测量噪声对识别指标的影响。     

雅丹观光塔钢屋盖不规则双层网格结构设计研究

甘肃雅丹地貌观光塔的一层塔座外观奇特,选用了不规则的双层钢网格结构作为其一层的屋盖。本文利用大型通用有限元分析软件ANSYS和空间网格结构计算机辅助设计软件(MST2010)分别对雅丹观光塔不规则双层网格钢屋盖结构进行了地震作用非线性时程分析以及风荷载作用分析;根据分析结果初步得到结构的关键杆件,并假设部分杆件受损对结构进行剩余承载力损伤评价。结果表明,不规则网格钢屋面不仅能够很真实地体现出建筑外观,而且还具有传统规则形式空间结构优良的抗震性能和抗风性能,结构设计满足要求;假设结构部分杆件出现损伤后,通过结构剩余承载力评价的方法能够找出结构的关键杆件,为后期的施工与使用提供指导。     

基于小波分析和神经网络的框架结构损伤诊断方法

本文提出了基于“能量—损伤”原理，综合利用小波包分析和神经网络的框架结构损伤诊断方法。在结构损伤诊断中，时域信号经小波分析后其缺损特征会更加明显，把分布在不同频带的结点能量作为神经网络的训练样本能够很好地反映结构缺损特征。以美国土木工程师学会提出的基准结构为例，阐述了结构损伤的发生、位置和程度诊断过程，取得了令人满意的结果。     

基于BP神经网络的空间索杆结构节点损伤识别研究

针对某实际空间索杆结构的节点损伤现象,采用BP神经网络与基于振动的损伤识别两步法对其进行了识别研究,即首先确定可能发生节点损伤的子区域,在此基础上利用对应子区域的子网络识别出具体的损伤位置和程度。识别过程中采用两个杆单元模拟发生节点损伤的杆件,用抗弯刚度降低的端部短杆单元模拟节点损伤。研究表明,虽然空间索杆结构的动力性能较为复杂,但基于结构固有频率和模态位移的组合指标对节点损伤仍较为敏感,利用它们进行节点损伤识别是有效的。     

基于类柔度差曲率和频率摄动的结构损伤识别

为提高梁式结构损伤诊断的效率,提出一种基于类柔度差曲率和频率摄动的结构损伤识别方法。首先根据结构振动理论,研究广义柔度矩阵计算公式;再利用模态柔度对结构损伤灵敏性高的优点,改进基于柔度差曲率的损伤定位指标,定义类柔度差曲率LCFC损伤指标,并初步识别损伤;最后基于矩阵摄动进行结构损伤识别结果确认。考虑多种损伤工况,对一简支梁结构进行损伤识别数值模拟验证。结果表明:仅使用一阶模态,建立的类柔度差曲率LCFC指标对梁式结构损伤定位具有良好的诊断效果,且计算工作量小;对于含边界损伤单元的多损伤工况,当损伤程度大于10%时,LCFC指标识别有效;当损伤程度不大于25%时,各工况二阶摄动识别结果精度较高,相对误差较一阶摄动结果明显降低,证明了该方法的实用性、有效性和精确性。     

单层网壳结构的阻尼减振控制分析

对凯威特型单层球面网壳结构进行了削弱杆件刚度、附加阻尼器杆件的减振控制研究.削弱部分原有杆件的刚度后,附加阻尼减振杆件.根据阻尼杆件的力学特性,在ANSYS软件中建立附加阻尼杆件的数值计算模型,根据阻尼杆件的不同位置进行结构建模及动力分析,主要考察阻尼杆件的布置位置对网壳结构减振效果的影响,以附加斜杆和附加环杆两种方式为例进行了网壳减振结构地震作用分析.研究结果表明:阻尼杆件的布置位置对网壳结构的减振控制效果有非常重要的影响,通过合理削弱原有杆件刚度并设置附加阻尼杆件,可以使网壳结构的位移、加速度和杆件内力等动力反应有较大的降低.     

钢筋混凝土桥梁地震易损性评估模型设计

桥梁作为交通中不可或缺的一部分,对其地震易损性进行研究具有现实意义。针对当前桥梁地震易损性分析方法存在准确性待提升的问题,提出基于模糊评定的钢筋混凝土桥梁地震易损性评估模型。以桥梁结构层次、材料层次及边界层几方面为主对桥梁评估过程中的不确定性参数进行分析。以分析结果为依据,考虑到桥梁损失是一个比较模糊的概念,引入模糊数学中的模糊评定方法对桥梁地震易损性进行评估。融合位移下桥梁支座损伤分析、能量下桥墩损伤分析、周期下桥梁结构整体损伤分析,构建可以反映钢筋混凝土桥梁由局部到整体的多层次模糊易损性评估模型。通过实验对所建模型进行验证,结果显示：在纵向只发生轻微破坏,且轻微破坏的概率较小,基本处于完好状态。而在横向,发生轻微破坏的概率较大,甚至还可能发生中等破坏。在地震作用下,桥梁破坏也基本以轻微破坏和中等破坏为主,严重破坏的概率很小。     

基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法研究

评估钢筋混凝土结构抗损性具有重要工程意义,但目前以单因素叠加为基础的评估方法误差较大。为解决此问题,提出基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法。以Park-Ang地震损伤模型为前提,引入正规化累积耗能参数,得到建筑结构层间损伤表达式,加权平均获取震后建筑结构整体损伤值;利用有害层间位移角参数计算震后结构层间位移角;将获取的结构整体损伤值、层间位移角作为多因素论域,进行多元模糊结构抗损性评估,选取模糊损伤评估数学模型与隶属度函数,克服单一因素影响,计算判别因素权重与结构综合损伤指数,根据结构抗损性能判断规则得到建筑结构抗损性所属标准。经实验测试验证:基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法精确度大于95%,评估精确性高,是一种有效的钢筋混凝土结构抗损性评估方法。     

水库诱发地震预测方法研究

利用模糊聚类分析和灰色聚类分析提出了预测水库诱发地震上限震级的方法，并以新丰江水库地震为例进行了讨论。研究表明，预测的上限震级与实际发震情况相符     

基于模糊理论的高铁连续梁桥地震风险评估

以某高速铁路线上一座连续梁桥为例,运用模糊综合评判法,结合基于位移的支座损伤分析和截面曲率的桥墩损伤分析,以全概率理论地震损失模型为基础,提出了基于模糊理论的桥梁系统地震经济风险评估方法。结果表明:综合考虑桥梁系统的模糊地震经济风险分析方法能更全面地计算出连续梁桥在地震作用下的经济损失,仅以桥墩构件代表全桥所得地震经济损失误差较大。基于模糊理论的年预期损失风险框架方法通过结构抗震性能的概率特征可对高速铁路连续梁桥的地震直接经济风险进行全面评估,为该类桥梁的抗震设计、维修加固和灾后重建等方案做出合理评价。     

模糊聚类分析方法在新疆部分地区地震趋势预测中的进一步探讨

在以前工作的基础上,对模糊聚类分析方法的实用性作了进一步研究。参照中强地震前地震异常的时间、强度及空间变化等特征和研究结果,重新提取了描述地震前兆异常的十项指标。结果表明,用模糊聚类分析方法合理地提取地震前兆异常特征,可以作为新疆地震趋势预测的有益信息,并可获取更好的预测效果。     

苏通大桥结构健康状态评估技术研究与应用（2）：主梁损伤预警

为了建立＂环境因素归一化＂的苏通大桥主梁损伤预警方法,本文对苏通大桥主梁240天的小波包能量谱与温度实测数据进行了季节相关性研究。分析结果表明,苏通大桥主梁的小波包能量谱与温度具有明显的季节相关性,其特征频带能量比的日平均值,随着温度的季节变化在一年中可以发生平均约200%的变化。在此基础上,采用6次多项式模型对小波包能量谱—温度进行了统计建模,并采用均值控制图法对特征频带能量比的异常变化进行了统计模式识别。结果表明,运用本文方法可以有效地消除温度的季节变化对斜拉桥实测小波包能量谱的影响,较好地识别出结构损伤引起的特征频带能量比10%的异常变化,适合于苏通大桥主梁的实时在线监测。     

基于动力响应的特高压变压器套管地震实时损伤识别

特高压变压器套管具有较高的地震易损性,为研究其在地震过程中出现结构损伤的识别问题,基于改进的希尔伯特黄变换算法提出一种利用设备加速度响应信号进行实时损伤识别的方法. 采用高通滤波以及集合经验模态分解提取信号的异常高频成分;然后将其作为损伤特征,定义高频能量比用于损伤定位;最后通过数值算例模拟不同损伤工况下结构的地震响应,验证所提损伤识别方法的准确性.研究表明,地震过程中结构突发损伤会使加速度响应信号中产生瞬时高频成分;信号中瞬时高频成分的能量大小与采集点到损伤位置的距离有关,距离越近瞬时高频成分的能量量级越大.所提方法仅需结构的加速度响应作为算法输入即可实现损伤判定和损伤定位,数据需求简单.     

中强震下砌体结构损伤检测方法研究

当前地震记录法检测中强震下砌体结构损伤时,基于已知砌体结构地震动记录实施损伤检测存在较高的局限性。提出新的中强震下砌体结构损伤检测方法,利用DASP动态测试分析仪和891型的压电式位移传感器,检测拟静力试验后的砌体结构模型,采用参数互补校正方法得到受损砌体结构的自振频率和振型检测,通过有限元分析获取砌体结构位移,依据频率和位移采用信号匹配方法检测砌体结构损伤情况,根据墙体刚度变化检测中强震下砌体结构的损伤程度。实验证明所提方法可对中强震下砌体结构损伤情况进行准确检测。     

基于小波能量分布向量的结构损伤识别

利用小波变换时-频局部化性能,提出了基于小波能量分布向量的结构损伤识别方法。首先建立无损结构响应信号小波能量分布的总体向量;其次,将实测动力响应信号分解为小波包组分,计算其小波能量分布向量(样本向量);通过样本向量和总体向量之间的马氏距离识别损伤。该方法仅利用单测点结构响应数据进行损伤识别,实验方便,计算简单,并通过钢梁试验对损伤识别方法进行了试验验证,识别结果表明小波能量分布向量是一个比较好的结构损伤指标。     

聚类分析在地震场地小区划中的应用

场地地震小区划是地震小区划中重要的一环,是震害预测的基础和编制地震防灾规划的重要依据。本文用多维实测数据类似性和差异性相对识别的ISODATA聚类方法,对城市小区域场地进行了聚类分析,用数据表示了每类场地的危险程度,用计算机实现了聚类过程,从而代替了人工识别过程,使分类具有持久的客观性、可重复性和一致性。本文对天水市北道区场地进行聚类分析,结果是较理想的。