基于曲率模态曲线的结构损伤识别方法

采用曲率模态对简支梁的单处和多处损伤进行了识别研究。首先用ANSYS有限元程序建立模型,并计算得到了位移模态振型;针对噪声下具有不同损伤状况的结构,进行了曲率模态分析,通过曲率模态曲线的畸变定位损伤位置,然后利用最小二乘拟合法计算了损伤处的有效面积,并估计了其损伤程度。数值分析表明:曲率模态对结构的损伤较敏感,它无需原始结构的模态参数,仅需低阶模态信息便可准确方便的识别结构的损伤位置,识别过程中在引入随机误差情况下各指标识别效果的比较结果表明,所提方法能有效估计损伤程度,可为今后结构损伤识别提供参考。     

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。     

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。     

基于振型加权模态柔度的梁桥损伤识别方法

为了采用结构柔度矩阵进行损伤识别,由均匀荷载面曲率差指标推导出一种加权柔度矩阵指标构造方法,权值分别取振型、振型曲率和、振型曲率符号函数构造出三个新的损伤指标。基于结构损伤前后指标的相对变化及节点损伤程度和单元损伤程度的关系,提出了指标的结构损伤程度计算方法。采用一简支梁和一三跨连续梁算例,考虑多种损伤情况,与均匀荷载面曲率差指标进行了对比分析,表明振型曲率符号函数加权损伤指标仅需前几阶模态便能进行损伤检测,具有良好的损伤定位能力,并能准确识别损伤程度。     

基于EM算法的运行模态参数识别

结合随机状态空间方程和极大似然法的期望最大EM算法进行了结构运行模态分析。EM算法以迭代的方式更新模型参数,进而得到状态空间方程的极大似然估计。模态参数通过状态空间模型参数求得。应用了平方根卡尔曼滤波方程提高EM迭代过程的计算稳健性。考虑到状态空间方程中激励噪声和测量噪声的相关性,建立了更完善的参数化状态空间方程。通过数值模拟对比分析,结果表明：考虑噪声相关性的EM算法比假设噪声不相关的EM算法具有更高的识别精度,EM算法在采样数据较少的情况下比随机子空间方法更有优势。     

基于应变模态法识别刚架桥梁的损伤

基于应变模态方法，对刚架桥的损伤识别进行了研究。通过对某刚架桥在不同损伤工况下的数值仿真计算，探讨了应变模态方法用于刚架桥损伤识别的能力。计算结果表明：利用应变模态差曲线能比较准确地识别出刚架桥的损伤位置；应变模态差曲线在刚架桥损伤单元处的跳跃幅值随单元损伤程度的增加而增大，依此可定性地识别出刚架桥的损伤程度。     

ARX结构模态参数识别方法对比(I)——基于理论地震反应时程的对比

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。本文利用三层平面框架结构的理论地震反应时程,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模型的识别结果较为稳定且精度较高,更适合于进行多自由度结构参数识别。     

基于改进广义卡尔曼滤波的结构损伤识别方法

针对传统的广义卡尔曼滤波算法不能有效地追踪结构刚度的变化情况,本文以传统卡尔曼滤波理论为基础,得到了基于衰减记忆的广义卡尔曼滤波算法公式,利用该算法对所得到的地震响应信号进行分析,提取结构的特性,辨识结构的参数,并从中判断结构损伤发生的时刻、位置及程度,改善了广义卡尔曼滤波的效果。衰减记忆的广义卡尔曼滤波算法只能够判断出结构参数变化的时间并且容易出现振荡,因此采用了一种新的自适应追踪技术,用一个自适应因子矩阵代替了原有的遗忘因子,这种技术可以有效追踪结构参数变化的时间、位置和大小,从而能够在线识别出结构的损伤。     

基于应变模态的结构损伤定位方法

针对简支梁的单一位置及其多位置损伤，利用结构有限元分析软件计算得到简支梁的位移模态，再通过应变和位移之间具有一阶导数的关系，对简支梁进行了应变模态分析。结果表明，应变模态对损伤比较敏感而位移模态对损伤不够敏感；当损伤发生在应变模态的节点处时，损伤不易被识别，但是可以结合多阶应变模态进行损伤识别。最后对应变模态法的工程实用性进行了评价。     

基于自然激励技术和FT时移特性的模态阻尼比识别方法

基于环境激励下结构动力响应信号分析与处理识别结构的模态参数,是结构健康监测和损伤诊断的一个重要环节,目前为止,要得到较为可靠的识别结果仍有一定困难,尤其是模态阻尼比。基于自然激励技术和傅里叶变换的时移特性,提出了一种新的结构模态阻尼比估算方法,通过理论推导和仿真算例验证了该方法的可行性,进而利用一刚构-连续组合梁桥在环境激励下的动力测试数据,通过该方法对其阻尼比进行了识别,并将识别结果与数据驱动随机子空间法的识别结果进行了对比。结果表明:提出的方法可以减轻噪声影响,得到可接受的识别结果,可为大型工程结构阻尼比的识别提供一个方便和有效的途径。     

环境激励下桥梁结构模态频率与波速变化监测研究

基于环境激励的桥梁健康监测方法是未来的发展方向。我们采用宽频带地震计Guralp CMG-6TD,建立了在线桥梁监测系统,对北京市昌平区鲁疃西路大桥进行了连续监测。分别使用随机子空间识别获得桥梁模态参数和尾波干涉法监测桥梁波速变化。结果表明：（1）采用的高灵敏度宽频带速度型地震计,能够连续准确记录宽频带范围内的三分量振动信号,非常适用于长期桥梁动态监测;（2）基于连续记录的环境激励信号,随机子空间法能够稳定可靠地识别桥梁低阶模态参数,尾波干涉法能够连续精确地监测桥梁材料的细微波速变化;（3）温度变化会引起桥梁材料的弹性模量发生显著变化。波速变化呈现振幅为1%的日变化特征,与温度变化呈明显的反相关性,温度敏感系数约为。同时模态频率的变化不太明显,说明波速可能是比模态频率更为敏感的量化损伤指标;（4）模态频率是桥梁整体状态的一种度量,而波速变化可以监测桥梁局部材料弹性性质的变化。将这两者结合起来,利用环境激励信号,连续准确识别桥梁模态频率以及监测波速变化,对于桥梁健康监测具有潜在重要应用价值。     

基于结构动力特征的小损伤识别方法研究

为了获取基于结构动力特征的小损伤识别方法,组织实施了钢直管、钢壳及5层钢框架结构的损伤识别试验。试验结果表明,以"频率比"作为结构损伤诊断指标对于识别均匀、规整的一维(杆、索)、二维(板、壳)以及三维钢框架结构的损伤十分敏感;该指标对识别钢直管纵向大损伤及3mm横向切口的小损伤;对钢壳径向损伤及环向损伤,对5层钢框架结构的节点螺栓脱落损伤均敏感有效。     

基于物理参数辨识的结构损伤识别方法研究

结构损伤识别是土木工程领域的一个热门研究课题,在近几十年的发展过程中,人们一直在寻找适用于结构整体损伤的识别方法,其基本思路是利用结构的动力响应来辨识结构的力学特征参数,然后再根据这些力学特征参数的变化情况来识别损伤.本文在分析各种力学特征参数对结构损伤的适用性之后,认为结构的物理参数(刚度参数)是具有普遍适用性的损伤敏感参数,并基于此观点深入研究了物理参数辨识的相关理论和方法.     

基于拟力法的桥梁结构地震响应分析

基于拟力法的基本理论,结合桥梁结构非线性变形特点,提出了桥梁结构非线性分析的一种新方法。计算推导中,考虑了混凝土开裂引起的刚度变化不利影响。与以往变刚度有限元法相比,所提方法具有耗时少,所需存储空间小,效率高,稳定性好等特点。数值算例结果表明,拟力法与有限元法的地震动力响应结果吻合较好,且能确定构件中塑性铰分布及任意位置塑性转角的发展历程,证实了拟力法在连续桥梁结构应用中的准确性和有效性。     

基于孔隙结构的酸性火山岩储层流体识别方法研究

酸性火山岩由于成岩矿物类型多样,孔隙结构复杂,电阻率普遍较高,应用常规的中子-密度测井曲线交会和电阻率的高低已经不能判断储层流体性质.在天然气的测井响应特征分析基础上,应用三孔隙度组合、横纵波时差比值、核磁共振及综合参数识别流体性质.应用结果表明这些方法只能识别含气储层,对于气水同层的识别效果并不好.电阻率对储层流体性质变化反映灵敏,但是对于酸性火山岩储层并不如此.从储层微观孔隙结构入手,对火山岩储层电阻率影响因素进行研究,表明孔隙结构复杂是酸性火山岩电阻率普遍较高的原因之一,在此基础上,研制了基于孔隙结构的流体性质逐步判别法.应用本文的方法,对徐深气田49口井流体性质进行判断,经69个层试气验证,识别准确率达94.1％,提高了近15个百分点.     

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。     

结构损伤识别方法研究综述

对工程结构进行损伤识别与检测,可以发现结构损伤位置,评估损伤程度,为结构加固与修复提供依据,从而保证工程结构正常运行,进而保护人们生命财产安全,因此结构损伤识别方法研究一直是土木工程领域重要研究课题。结构损伤识别方法总体上分为确定性方法和不确定性方法,相比于确定性方法,不确定性方法考虑了识别过程中不确定因素的影响,成为目前损伤识别领域的研究热点。本文回顾了确定性方法和不确定性方法发展历程,阐述了几种常见的损伤识别方法及其优缺点,并根据国内外研究现状对结构损伤识别方法发展进行了展望,可供损伤识别方法研究与应用参考。     

基于双层深度置信网络的梁桥结构损伤识别方法研究

为高效准确识别桥梁结构损伤,将深度学习与结构动力特性相结合,提出基于双层深度置信网络的桥梁结构损伤识别方法。首先取结构前3阶竖向振动频率和跨中节点前3阶竖向振动模态位移为参数,将其共同作为首层深度置信网络(DBN)的输入数据对结构的损伤位置进行识别;然后以1阶竖向振动的模态位移差作为参数,基于二层DBN对结构损伤程度进行预测;最后以郑许市域铁路桥梁为例进行验证。计算结果显示,当不考虑误差时,基于双层深度置信网络的结构损伤方法进行识别且结果精确;当噪声程度不超过10%时,定位识别结果准确率达100%;当噪声程度不超过15%时,定量识别结果最大绝对误差限不超过1.15%,识别结果准确;与传统的BP神经网络方法相比,本方法识别精度更高,抗噪性更强。     

大型渡槽结构模态分析

大型渡槽在南水北调水利工程中起着重要作用。本文根据大型渡槽的结构特点,考虑渡槽横向弯扭耦合振动、约束扭转变形、渡槽支架变形和盆式橡胶支座等胶地支座等对渡槽动力作用的影响,应用梁段有限元方法,对某大型渡槽的模态进行分析,研究了该渡槽设计水位、渡槽支架高度、渡槽支架截面尺寸、渡槽盆式橡胶支座刚度变化等对大型渡槽模态的影响,探讨了该大型渡槽的上述４种工况下的模态变化范围,所得结果可为大型渡槽的抗震设计提