结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度基础平动结构随机地震响应问题进行了系统研究。针对用第1振型近似代表上部结构所得方程为非经典阻尼和非对称结构情况。用复模态法解耦。获得了以第1振型表示的结构地震响应的解析解。对单自由度体系。此解即为结构响应的精确解。本文方法也可用于带TMD减震结构等的随机地震响应分析与优化设计。     

基础平动与转动结构随机地震响应分析的复模态法

本文对基础平动与转动结构随机地震响应问题进行了系统研究。首先建立了结构运动方程，然后针对体系运动方程为非经典阻尼的情况．用复模态法解耦获得了体系位移、速度和加速度随机地震响应的解析解，最后通过一个例子来说明考虑结构一地基相互作用的必要性。本文方法可推广到非平稳地震响应分析。     

基础隔震结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题进行了系统研究，首先建立了运动方程，然后用第一振型将上部结构展开，针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况，用复模态法解耦，获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解，对单自由度体系，此解即为结构响应的精确解，从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼与非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于带TMD减震结构、无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。     

基于有限测点模态信息的结构物理参数识别

研究了测试信息不完备情况下的结构参数识别问题,针对稀疏模态的结构系统,提出了基于有限测点模态信息的优化识别算法。该算法通过有限测点上的模态参数构造关于结构物理参数的目标函数,然后采用遗传算法进行参数识别。最后一数值算例说明了该算法的可行性。     

富绥松花江特大桥有限元模型动力特性修正研究

为了获得能反映富绥松花江特大桥真实受力状况和健康状态的有限元模型,结合该桥设计的有限元模型及环境激励振动试验结果,运用数理统计学优化方法建立了该桥基于动力特性的响应面模型,以响应面模型优化各设计参数项,得到了修正参数的优化组合,并修正了该有限元模型。经修正的有限元模型的各阶固有频率精度均有所提高,并为日后富绥松花江特大桥的健康监测提供了可靠的参考依据。     

基于反应谱理论的复模态抗震设计方法

本文结合我国现行《建筑抗震设计规范》，采用复模态理论分析技术对结构非正交阻尼阵进行解耦，导出了基于反应谱理论的耗能减震结构的复模态抗震设计方法。文中提出了完整、系统的耗能减震结构复模态抗震设计方法的程序，并给出若干抗震设计实例。算例结果表明：该设计方法准确、实用，具有一定的理论意义与工程意义。     

周期激励下基于延迟传递率函数的结构模态识别方法

针对传递率函数运行模态分析方法易受环境激励中周期性分量影响,难以准确辨识结构真实模态参数的问题,推导了周期性激励对传递率函数模态参数识别的影响。在此基础上,提出了一种延迟传递率函数的构造方法,运用延迟传递率函数对周期性虚假极点进行辨识,并结合常规传递率函数识别的系统极点,实现了结构真实模态参数的有效识别。借助四自由度系统和某泵站厂房结构算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,该方法在激励中包含周期性成分的情况下,能够准确地辨识结构模态参数,具有较为广阔的工程应用前景。     

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。     

基于复阻尼模型水平剪切型结构的时域解析算法

近些年来提出的数值方法虽克服了应用复阻尼模型求解动力响应时可能出现的发散现象,但其计算过程繁杂且不能表达出结构动力特性及响应随结构参数的变化规律.论文参照三对角To-eplitz矩阵特征值问题的数学解法,推导出水平剪切型结构各阶自振频率、振型函数的解析形式.通过对运动方程进行Fourier变换,得到复阻尼理论下结构的传...     

基于复阻尼模型的连续刚构桥地震响应分析

为了研究复阻尼模型下连续刚构桥的地震响应,文章讨论了利用复阻尼模型求解连续刚构桥地震响应的方法,并按相同的阻尼比,分别采用复阻尼模型和黏性阻尼模型计算了后渚连续刚构桥在不同地震动作用下的响应,将计算结果进行对比,分析了两种不同的阻尼模型对地震响应影响的差别。结果表明,采用不同类型的阻尼对地震响应影响很大,以复阻尼计算出的响应幅值作为设计值,更加偏于安全,对于保证桥梁结构的抗震安全更可靠。     

Finite element model updating for structures with parametric constraints

This paper presents a finite element (FE) model updating procedure applied to complex structures using an eigenvalue sensitivity‐based updating approach. The objective of the model updating is to reduce the difference between the calculated and the measured frequencies. The method is based on the first‐order Taylor‐series expansion of the eigenvalues with respect to some structural parameters selected to be adjusted. These parameters are assumed to be bounded by some prescribed regions which are determined according to the degrees of uncertainty that exist in the parameters. The changes of these parameters are found iteratively by solving a constrained optimization problem. The improvement of the current study is in the use of an objective function that is the sum of a weighted frequency error norm and a weighted perturbation norm of the parameters. Two weighting matrices are introduced to provide flexibility for individual tuning of frequency errors and parameters' perturbations. The proposed method is applied to a 1/150 scaled suspension bridge model. Using 11 measured frequencies as reference, the FE model is updated by adjusting ten selected structural parameters. The final updated FE model for the suspension bridge model is able to produce natural frequencies in close agreement with the measured ones. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Parameter identification for on‐line model updating in hybrid simulations using a gradient‐based method

To improve the efficiency of model fitting, parameter identification techniques have been actively investigated. Recently, the applications of parameter identification migrated from off‐line model fitting to on‐line model updating. The objective of this study is to develop a gradient‐based method for model updating to advance hybrid simulation also called hybrid test. A novel modification of the proposed method, which can reduce the number of design variables to improve the identification efficiency, is illustrated in detail. To investigate the model updating, simulated hybrid tests were conducted with a 5‐story steel frame equipped with buckling‐restrained braces (BRBs) utilized in the shaking table tests conducted in E‐Defense in Japan in 2009. The calibrated analytical model that was verified with the test results can serve as the reference model. In the simulated hybrid tests, the physical BRB substructure is numerically simulated by utilizing a truss element with the 2‐surface model identical to the part of the reference model. Such numerical verification allows simulation of measurement errors for investigation on the performance of the proposed method. Moreover, the feasibility of sharing the identified parameter values, which were obtained from the physical substructure responses, with the relevant numerical models is also verified with the artificial component responses derived from the physical experiments.     

地下隧道-土体系地震反应分析的有限元与无限元耦合法

本文采用有限元－无限元耦合法进行地下隧道－土相作用分析,阐述了有无限与无限元耦合模式的基本原理,耦合分析方法具有精度高,省机时的特点。     

基于AUKF的框架结构离线模型更新混合试验方法

模型更新混合试验在传统混合试验方法的基础上更新与试验构件具有相同恢复力特性的构件,扩展了混合试验方法的应用范围。本文旨在提高模型更新混合试验的精度,降低试验的成本并简化模型更新混合试验方法的流程。自适应UKF(AUKF)算法在传统UKF的基础上加入方差自适应模块,能够减轻初始参数设定对参数识别结果的影响,本文基于AUKF提出一种模型更新混合试验方法。对以Bouc-Wen为恢复力模型的防屈曲约束支撑(BRB)进行低周反复加载虚拟试验,通过Matlab编制AUKF算法程序进行参数识别,验证了AUKF算法的高效准确性。对一榀8层4跨带BRB的钢框架进行混合试验数值仿真,结果表明离线模型更新试验结果较在线模型更新更接近真实结果,且简化了试验流程。     

Hybrid simulation of steel frame structures with sectional model updating

Hybrid simulations that combine numerical computations and physical experiment represent an effective method of evaluating the dynamic response of structures. However, it is sometimes impossible to take all the uncertain or nonlinear parts of the structure as the physical substructure. Thus, the modeling errors of the numerical part can raise concerns. One method of solving this problem is to update the numerical model by estimating its parameters from experimental data online. In this paper, an online model updating method for the hybrid simulation of frame structures is proposed to reduce the errors of nonlinear modeling of numerical substructures. To obtain acceptable accuracy with acceptable extra computation efforts as a result of model parameter estimation, the sectional constitutive model is adopted, therein considering axial‐force and bending‐moment coupling; moreover, the unscented Kalman filter is used for parameter estimation of the sectional model. The effectiveness of the sectional model updating with the unscented Kalman filter is validated via numerical analyses and actual hybrid tests on a full‐scale steel frame structure, with one column as the experimental substructure loaded by three actuators to guarantee the consistency of the boundary conditions. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

A probabilistic approach to structural model updating

The problem of updating a structural model and its associated uncertainties by utilizing measured dynamic response data is addressed. A Bayesian probabilistic formulation is followed to obtain the posterior probability density function (PDF) of the uncertain model parameters for given measured data. The present paper discusses the issue of identifiability of the model parameters and reviews existing asymptotic approximations for identifiable cases. The focus of the paper is on the treatment of the general unidentifiable case where the earlier approximations are not applicable. In this case the posterior PDF of the parameters is found to be concentrated in the neighborhood of an extended and extremely complex manifold in the parameter space. The computational difficulties associated with calculating the posterior PDF in such cases are discussed and an algorithm for an efficient approximate representation of the above manifold and the posterior PDF is presented. Numerical examples involving noisy data are presented to demonstrate the concepts and the proposed method.     

提高阻尼识别精度的ITD两步法

由于无限介质中辐射阻尼的存在，地下结构抗震安全评价中正确地识别阻尼影响十分重要。阻尼从理论上指出了ITD时域识别技术在阻尼比识别方面存在误差的原因，并提出了一种改进的阻尼识别方法，算例表明，提出的方法，能显著地提高阻尼的识别精度。     

波动方程反演的全局优化方法研究

复杂介质波动方程反演是地球物理研究中的重要问题,通常表述为特定目标函数最优化,难点是多参数、非线性和不适定性.局部和全局优化方法都不能实现快速全局优化.本文概述了地震波勘探反演问题的理论基础和研究进展,阐述了反演中优化问题的解决方法和面临的困难,并提出了一种确定性全局优化的新方法.通过在优化参数空间识别并划分局部优化解及其附近区域,只需有限次参数空间划分过程就能发现所有局部解（集合）;基于复杂目标函数多尺度结构分析,提出多尺度参数空间分区优化方法的研究方向.该方法收敛速度快,优化结果不依赖初始解的选取,是对非线性全局优化问题的一个新探索.     

基于White层状模型的流度响应特征分析与反演方法

流度是指某相流体有效渗透率与流体黏度的比值, 反映了储层岩石骨架中孔隙结构的渗透性和孔隙流体的黏度的共同作用.目前, 有关流度的研究主要集中在流度属性的计算等方面, 然而基于岩石物理模型来探讨流度对地震波频散衰减特征的影响以及流度的反演方法研究较少.注意到, 在White层状斑块饱和模型中, 频散衰减方程建立了流度与相速度和逆品质因子之间的关系.基于此模型, 首先针对两种砂岩储层及两种含气饱和度, 应用数值模拟研究了流度对地震波频散衰减特征的影响.其次, 提出了利用粒子群算法和速度频散数据进行流度反演的方法.最后, 苏里格岩心实测速度频散数据的反演应用验证了反演方法的有效性与准确性.结果表明: 流度的变化对纵波的频散衰减影响显著.一般来说, 在疏松高孔、含气饱和度较低的砂岩储层中, 流度对地震响应特征的影响更为显著.应用于实际资料的反演结果验证了反演方法可靠稳定、收敛性好, 精度较高.上述研究为流度的岩石物理反演提供了理论依据和新的技术思路.