基于局部表面纳米化薄板的抗屈曲优化设计

提出一种新的局部表面纳米化薄板抗屈曲设计思路。利用局部表面纳米化技术改变板结构关键部位的力学性能,建立圆板的径向扇形间隔纳米化模型,环向条带环状间隔纳米化模型和片状布局纳米化模型。采用优化设计方法,对圆板抗屈曲问题进行数值模拟。结果表明,经局部表面纳米化的薄板可显著提高屈曲临界载荷。这种方法为薄板结构的抗屈曲工程设计提供了依据。     

薄壁方钢管混凝土柱劲化设计及轴压性能探讨

对于薄壁方形钢管混凝土柱,有效且经济地提高柱的承载力、刚度和延性,增强其抵抗局部屈曲的能力是目前的一项重要研究课题。据此,进行8个薄壁方形钢管混凝土轴压试件的研究,比较普通薄壁钢管混凝土柱与劲化薄壁钢管混凝土柱的轴压极限承载力、延性性能、局部屈曲模态及相应耗钢量,研究表明:劲化设置在增加较少用钢量的情况下,使钢管壁对核心混凝土的约束作用相对于普通钢管混凝土柱和单纯加设约束拉杆的钢管混凝土柱更趋均匀,提高了整体约束效应,混凝土强度得以提高,本构关系明显改善。从而增加了钢管混凝土柱的轴压承载力和延性,改变了钢管的局部屈曲变形状态,其实用效益与经济效益极其可观,具有良好推广价值。     

侧边加劲波纹钢板墙弹性剪切屈曲分析

结合两边连接及波纹钢板的优点,提出一种新型的侧边加劲波纹钢板墙。建立了侧边加劲波纹钢板墙的有限元精细化分析模型,采用有限元软件ANSYS对其进行抗剪屈曲分析,推导了波纹钢板墙的弹性抗剪屈曲强度。研究了墙板参数、波纹参数及加劲肋参数对屈曲模态和抗剪屈曲承载力的影响规律。研究结果表明,所提出的波纹钢板墙,其抗剪屈曲承载力较平钢板墙显著提高;在不同的参数下具有整体屈曲和局部屈曲两种不同的屈曲模态;其临界剪切屈曲应力值随跨高比的增加而大致保持不变,随高厚比的增大而逐渐减小,随波纹倾角及子板宽的增大皆先增大后减小。因此,实际工程应用中应合理选择波纹钢板墙参数,以避免发生局部屈曲而导致角部连接失效以及不稳定承载,从而使之具有较大的弹性屈曲承载力,更好地发挥钢材的强度和延性。     

腹板开槽冷弯薄壁卷边槽钢抗火性能有限元分析模型

位于冷弯薄壁型钢构件腹板的槽孔,可延长构件两边的热量传递路线,减弱冷弯薄壁钢构件作为墙板龙骨引起的冷桥效应。常温下冷弯薄壁构件的屈曲破坏模态已非常复杂,包括整体屈曲、局部屈曲和畸变屈曲等,且不同的屈曲破坏模态可能会相互影响。火灾下冷弯薄壁构件的破坏机理将更为复杂,根据常规的稳定理论难以求解其火灾下的临界荷载。本文利用有限元方法对火灾下腹板开槽冷弯薄壁卷边槽钢的受力性能进行了模拟,研究了单元类型、材料模型、初始几何缺陷以及求解方法等因素对分析结果的影响,为同类构件抗火性能的有限元模拟分析提供了建模依据。     

基于神经网络的大型空间网架结构的有限元模型修正

本文提出了依据神经网络方法完成大型空间网架结构节点固结系数的识别，实现空间网架结构有限元模型修正的方法。文中，通过有效独立法优化配置有限数量传感器的安放位置。在此基础上，利用从优化位置处的结构时程响应中获取的结构自振频率和局部位移模态信息，本文建立了基于径向基神经网络的空间网架结构有限元模型修正的计算方法。数值仿真的计算结果表明，该方法能有效地用于空间网架结构的有限元模型修正。     

凸模型地震作用下的建筑结构与控制协同优化

本文基于地震作用不确定性的椭球傅里叶界限凸模型,建立了建筑结构和控制系统的协同优化模型:以最小化结构质量和最大加速度响应加权和为目标函数,以结构截面的尺寸、阻尼器的数量和位置为设计变量,约束条件为结构的强度、刚度、整体及局部的稳定性。运用遗传算法来解决具有连续和离散两类设计变量的优化问题。算例结果表明结构与控制的协同化优化设计能使结构性能和控制效果同时达到最佳状态。     

用极大似然法估计模态参数

本文提出了一个估计模态参数的方法。此法利用修改的高斯极小化方法,给出一组使极大似然平方函数和为最小的模态参数。 这个方法适用于象桥、坝和建筑物等大型结构的偏心起振机振动试验和结构脉动响应的分析。所采用的数学模型为线性和参数时不变的。 计算机实验结果表明,这个方法具有令人满意的可识别效力。即使存在很强的模态耦合也能估计出系统的模态参数。还可以给出参数的置信域。文章的最后还给出了一个实际例子。     

体育场震后修复再建中混凝土结构消能减震设计研究

以往是用高层建筑防屈曲支撑的混凝土减震加固方法,以加固震后体育场混凝土结构的防屈曲支撑力为重点,存在的问题是未考虑结构不同部位节点的防屈曲消能减震支撑性能,加固效果差,需要深入研究混凝土结构建筑加固措施,提高震后体育场修复质量。研究采用基于性能和需求的消能减震设计方法,合理布置混凝土的消能支撑结构,在混凝土结构中底层节点设置防屈曲消能减震支撑,其他节点设置黏滞阻尼器,获取最佳阻尼器设置方案,提高结构减震加固效果。仿真实验说明,EL-Centro(NS)地震波和Newhall地震波情况下,所研究方法设计的消能减震新结构平均顶点侧移值分别比原结构小62 mm和110 mm;在不同震级的情况下,节点间位移角新结构小于原结构,说明该方法设计的体育场修复中混凝土结构减震稳定性强,是一种有效的减震加固方法。     

混合控制消能减震伸臂桁架超高层结构抗震性能研究

<正>在超高层建筑结构中,相对于传统伸臂桁架,消能减震伸臂桁架能显著提高结构的抗震性能,但同时也存在一些问题。屈曲约束支撑伸臂桁架在小震下仅提供刚度并不耗能,在中震下屈服耗能有限;而黏滞阻尼伸臂桁架因黏滞阻尼器最大阻尼力的限制,在中震和大震下对结构侧移控制效果不佳。因此,提出了混合控制消能减震伸臂桁架的概念,在超高层结构速度起控制作用的部位设置黏滞阻尼器伸臂桁架,在位移起控制作用的部位设置屈曲约束支撑伸臂桁架,实现屈曲约束支撑伸臂和黏滞阻尼器伸臂的优势互补。     

改进曲率模态识别桥梁损伤位置方法研究

结构健康监测和结构状态评估的主要前提之一是结构损伤识别。基于曲率模态对结构局部损伤比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,本文提出了一种以结构的曲率模态为基础,综合考虑频率的变化的改进的结构损伤识别方法。随机子空间方法是一种行之有效的基于环境激励的结构状态识别方法。该方法的主要优点是无需人工激励,不中断桥梁的运营。为此,论文提出了一种不中断桥梁运营的基于改进曲率模态的桥梁结构损伤识别方法。最后用一三跨连续梁的有限元模型对该改进方法进行了验证。结果表明,采用随机子空间结合改进的曲率模态方法可以在不中断桥梁运营的前提下有效地识别出桥梁的损伤状况。     

高层钢板剪力墙结构底部加强层抗震性能分析

采用非线性有限元软件Msc．Marc对高层钢管混凝土组合框架-钢板剪力墙结构底部四层两跨未加劲薄钢板墙模型进行了推覆分析与滞回分析。计算结果表明,组合钢板剪力墙结构具有良好的延性及稳定的滞回性能,结构进入弹塑性阶段后钢板墙的拉力带方向与CAN／CSA S16—01（2001）推荐公式吻合良好。根据分析结果,比较了不同分析类型及不同钢板墙厚度的影响。研究发现,考虑钢材强化及包辛格效应后,结构滞回分析的极限承载力将小于推覆分析的极限承载力;随着钢板墙厚度的增大,结构的弹塑性屈曲模态由局部屈曲向整体屈曲过渡;在罕遇地震作用下,钢板墙结构的底层边缘约束柱将产生较大的轴拉力,甚至被拉断而导致结构整体破坏。     

基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定试验研究

快速可靠地检测服役桥梁的承载刚度对保障道路交通线路的安全运营具有重要意义。文章提出一种基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定方法,并以某实际工程中一座简支梁桥为试验对象,对所提方法的可行性和准确性进行验证。设计传统桥梁荷载试验的中载和偏载加载方案,测得各工况下简支梁桥跨中截面的实测静挠度,基于环境激励进行联合测点模态试验和局部测点模态试验,预测简支梁桥跨中截面的模态挠度,并结合桥梁理论挠度计算结构挠度校验系数。结果表明：中载、偏载工况下联合测点模态试验预测的跨中截面模态挠度与静载试验跨中截面实测静挠度的相对误差最大不超过5.7%,基本满足工程精度的要求;联合跨中截面测点和桥面加载点测点的联合测点模态试验能够准确评估桥梁的承载刚度;仅在跨中截面布置传感器的局部测点模态试验预测的模态挠度基本等价于联合测点模态试验预测的模态挠度,两者的相对误差小于2%,局部测点模态测试预测的跨中截面挠度校验系数与静载试验的实测挠度校验系数相比具有很好的一致性。     

超高层建筑屈曲约束支撑生命周期经济成本评估

建筑结构生命周期经济成本可衡量建筑在整个服役阶段性能水平和经济性,其包括初始建设费用、维护拆除以及失效费用。在超高层建筑结构方案设计阶段,需对不同方案进行生命周期的评估和优化。本文引入一种结构生命周期经济成本计算方法和评估体系,并针对地震作用下,结合该评价方法和结构的抗震性能目标,分析不同方案的失效费用,方便工程评估与设计。屈曲约束支撑等消能减震方案能够降低结构的地震响应,提高结构的抗震性能水平,并可降低建筑结构生命周期的经济成本。本文以某300 m带环带桁架的支撑框架核心筒超高层建筑为例,评估屈曲约束支撑等多方案生命周期经济成本,并选出生命周期经济成本较低的最优方案,该方法是对超高层设计方法和评估的有益探索。     

线性结构的滑动模态半主动控制

本文研究应用可变阻尼器对线性结构进行半主动控制的算法和原理。采用滑动模态控制算法,并基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ直接法提出了半主动控制器设计。利用滑动模态控制方法和所建立的控制器,我们给出了一个风荷载激励下的线性结构的半主动控制算例。计算机模拟分析表明,半主动控制具有效果明显,鲁棒性好等优点,是一种非常有发展前途的控制方法。     

直管损伤识别若干问题的研究

鉴于在结构健康诊断中模态参数对局部损伤不敏感,作者依据波动概念探讨了结构局部损伤的定位和损伤程度的识别方法。本文针对匀直钢管中损伤的识别,采用理论分析、数值模拟和物理试验相结合的方法论述了这一研究方向的可行性。具体研究结果如下:     

基于经验模式分解的随机子空间识别方法

提出了基于经验模式分解（EMD）的环境激励结构模态参数随机子空间识别（SSI）方法。该方法用设置间断频率的EMD将结构环境振动响应原始信号分解成若干个基本模式分量（IMF）,使每一个基本模式分量仅为结构的某一阶固有模态,进而用随机子空间方法进行模态参数识别。实桥环境振动实验分析结果表明,该方法能有效地避免结构各阶模态之间的相互影响,能够更清晰方便地得到结构的模态参数。     

基于纳米孔隙弹性理论的页岩气储层地震弹性反演方法

页岩中的有机质干酪根广泛发育大量纳米级别的孔隙,这些孔隙具有极大的表面-体积比,孔隙表面会产生明显的表面效应,从而对页岩整体弹性性质产生影响.在对页岩进行储层预测时,考虑纳米孔隙的影响是十分必要的.现有的AVO技术以经典弹性理论为基础,通常可以预测页岩储层的纵横波速度、弹性模量和密度等,但往往忽略了纳米孔隙的表面效应.结合纳米孔隙弹性理论和AVO技术,将表征纳米孔表面效应的参数(表面弹性模量、纳米孔径)耦合到反射系数近似公式中,提出了一种新的AVO参数化表征方法,直接体现了纳米孔隙相关参数对反射系数的响应特征.新方法中包含3个待反演参数：基质剪切模量、纳米孔隙相关参数和密度.基于平滑背景约束的贝叶斯反演策略,利用测井的模型试验和实际地震数据验证了所提方法的可行性和适用性,实现了对页岩纳米孔隙相关属性的定量预测.通过定量关系转换,创建了一种用以描述页岩含气能力的指示因子.本文提出的方法为预测页岩气储层弹性性质提供了一种新的思路.     

智能结构模态控制实验研究

独立模态控制方法原理明确,实现简单,是智能控制的常用算法,根据一个3层框架结构智能控制实验,介绍了模态控制理论及实现方法,阐述了压电堆工作原理,根据压电堆受压性能好的特点设计了一种将拉力转化为压力的主动元件,给出了压电堆工作的检测方程和控制方程。通过对实验数据分析,可以看到,通过对结构进行主动控制,相应的模态位移和加速度得到了良好的抑制。     

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。     

建筑抗震构件中屈曲约束支撑结构研究新进展

详细介绍了近年来中国学者在屈曲约束支撑研究方面取得的研究成果，着重讨论了屈曲约束支撑构件（核心单元、约束机构、无黏结构造层）和整体抗震性能以及设计方法的研究现状。结果表明：屈曲约束支撑以其良好的耗能性能具有很好的发展潜力，屈曲约束支撑的适用范围不断拓展，结构形式更趋多样化，设计方法不断优化。