工程结构损伤定位方法的研究

针对三维框架结构等复杂大型土木工程结构,研究基于振动测试的结构损伤诊断方法,提出了1种精确、有效的基于交叉模态应变能(CMSE)的结构损伤诊断方法。传统的模态应变能方法是将损伤前后的同阶模态进行比较,而CMSE方法没有这个限制。此方法最大的优点是需要的模态信息数量少——通常一阶模态就足够了,除此之外CMSE方法不要求进行模态的归一化。文中以三维5层的框架结构的有限元模型对新的方法进行了验证。数值模拟中结构的损伤分为2种情况——单个单元损伤和多个单元的损伤。虽然只给出了三维框架结构的示例,但这种新方法同样适用于其他结构。     

立式储罐动力反应谱分析

采用有限元方法对工程上常用的储罐进行了有限元分析。给出了相应的建模方法和有限元分析方法,结果与理论计算值进行了比较,证明该模型和采用的求解方法是可靠的。在此基础上进行了模态响应分析及动力反应谱分析,得出了储罐内力及变形值,与规范计算结果进行了比较。为今后储罐的工程设计提供了可靠的参考依据。     

基于应变的变形副反射面位姿形貌快速重构方法

随着双反射面天线口径的增大、工作频段的升高,天线对副反射面的精度要求也越来越高.当天线受到自重以及风荷、温度等外界因素的影响时,为了更好地保证满足天线的高指向精度等电性能要求,基于应变传感器和模态叠加原理,分别利用天线变形后副反射面支撑腿与副反射面自身结构的应变值来快速重构副反射面的位姿、形貌,便于副反射面调整机构对其进行实时修正,以实现更加精准的主副反射面位置匹配,降低因天线结构变形造成的波束指向误差和增益损失.     

基于振型的结构平面规则性界定方法

为研究结构平面规则性的界定方法,首先分析了平面规则结构的振型序列特征并验证了其稳定性。以L型结构为例,通过将规则结构的振型序列特征与L型结构的振型序列特征对比,得到了不同L型结构的平面规则性界定曲线,指出了凸出部分的横向长度与横向总长度之比、凸出部分的纵向长度与纵向总长度之比和结构高度是影响L型结构平面规则与否的重要因素,并建议平面不规则结构位移比限值取1.3。提出了基于振型的结构平面规则性界定方法,即:与平面规则结构的振型序列相比,平面不规则结构的振型序列中不利振型（扭转振型、包含扭转的耦合振型及局部振型等需考虑空间效应的振型）会提前。通过对一实际结构进行计算分析,验证了基于振型的结构平面规则性界定方法的优越性和正确性。     

Computational simulation of slab vibration and horizontal‐vertical coupling in a full‐scale test bed subjected to 3D shaking at E‐Defense

This paper focuses on slab vibration and a horizontal‐vertical coupling effect observed in a full‐scale 5‐story moment frame test bed building in 2 configurations: isolated with a hybrid combination of lead‐rubber bearings and cross‐linear (rolling) bearings, and fixed at the base. Median peak slab vibrations were amplified—relative to the peak vertical shake table accelerations—by factors ranging from 2 at the second floor to 7 at the roof, and horizontal floor accelerations were significantly amplified during 3D (combined horizontal and vertical) motions compared with 2D (horizontal only) motions of comparable input intensity. The experimentally observed slab accelerations and the horizontal‐vertical coupling effect were simulated through a 3D model of the specimen using standard software and modeling assumptions. The floor system was modeled with frame elements for beams/girders and shell elements for floor slabs; the insertion point method with end joint offsets was used to represent the floor system composite behavior, and floor mass was finely distributed through element discretization. The coupling behavior was partially attributed to the asymmetry of the building that was intensified by asymmetrically configured supplemental mass at the roof. Horizontal‐vertical coupled modes were identified through modal analysis and verified with evaluation of floor spectral peaks.     

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。     

混凝土框架模型结构参数的识别

框架结构是常见的建筑结构形式,也是结构损伤诊断的主要研究对象之一。本文以钢筋混凝土框架结构模型的振动测试数据为基础,采用灵敏度分析方法,对结构的物理参数进行识别。有限元分析中,考虑框架结构的节点转动,采用静凝聚方法得到结构刚度矩阵。参数识别结果表明,对于不同的固有频率和振型的测试信息组合所识别的物理参数有所不同。根据已知的概率分布,利用MonteCarlo方法,将模态参数的不确定性传递给物理参数,得到了物理参数的不确定性。     

Criteria for assessing dynamic collapse of elastoplastic structural systems

Criteria are presented for assessing the propensity for dynamic collapse of elastoplastic structural systems. To detect the onset of dynamic collapse, three key concepts are introduced. First, the equations of motion are linearized and time shifted relative to a reference time in a dynamic process. Second, we study the free vibration of the system after the reference time. Third, we use a modal decomposition of the response. We suggest that dynamic collapse is likely if (1) there exist negative eigenvalues of the Hessian of the total potential energy and (2) the direction of motion is consistent with the loading direction of the elastoplastic material. The direction of motion is determined by using the gradient of total potential energy and the eigenmodes corresponding to the negative eigenvalues. The fidelity of the present criteria is demonstrated through numerical examples for which the non‐linear equations of motion can be integrated exactly. With the present approach, it becomes apparent that p‐delta effects, the tangent stiffness, the internal resistance, and the direction of unloading all play key roles in the dynamic collapse of structures. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

损伤谱在结构抗震性能评估中的应用

改进能力谱法可以较好地评估结构抗震性能,在工程中得到了广泛的应用.本文在此基础上指出,由改进能力谱方法求得的延性是结构的延性需求,并不是结构的实际延性能力,不能以此代表结构在罕遇地震作用下的实际抗震能力.其次,基于弹塑性损伤反应谱(简称"RD谱"),结合模态Pushover分析,提出了基于RD谱的能力谱分析方法,通过R...     

基于改进模态参数灵敏度法的结构损伤识别研究

推导了模态参数对于损伤构件的一阶和二阶灵敏度矩阵,并对在推导一阶和二阶振型灵敏度的过程中产生的模态截尾误差进行了改进。根据泰勒级数展开的原理分别建立了一阶和二阶的灵敏度方程。考虑到一阶灵敏度方程求解速度快和二阶灵敏度方程求解精度高的特点,本文提出了一种用于结构损伤识别的混合迭代算法,该算法用二阶非线性的解析解作为算法的第一次迭代值,用一阶灵敏度方程的求解值对该算法的第一次迭代值进行关于泰勒级数截尾误差的修正。研究表明,本文提出的混合迭代算法由于采用了精确度较高的二阶非线性解析解作为迭代修正的初值,因此,迭代修正精度更高,收敛性更好。