自由度缩聚的柔度损伤诊断法

为了提高结构在模型自由度缩聚情况下的损伤识别结果的精度，本文推导了基于改进Guyan 缩聚法的结构振动方程式．通过求解振动特征方程，利用其特征值和特征向量构建结构缩聚后的柔度矩阵表达式，并引入结构缩聚后的柔度曲率矩阵差和柔度曲率矩阵变化率两个损伤指标，将引入的新损伤指标应用于平面桁架的损伤识别．研究表明：不管是单损伤还是多损伤，仅仅需要一阶模态参数，利用其引入的新损伤指标就可以精确地识别出损伤杆单元位置．即使在高强度噪音的影响下，也保证了其损伤识别结果的精确性．验证了本文基于改进的Guyan 缩聚法推导出的损伤指标具有较好的损伤定位性能和较高的抗噪性能．     

一种不完备测试数据下的结构损伤识别方法

在单元刚度损伤系数和振型扩阶的基础上,建立了单元的损伤控制方程,提出了一种不完备测试自由度下的损伤识别方法。该方法以单元刚度损伤系数作为识别量,通过计算结构损伤前后频率和振型的改变,然后利用控制方程反解出损伤系数,从而确定出结构损伤位置和大小。悬臂梁桁架结构的数值模拟表明,在一定的噪声水平下可以同时成功地识别出的损伤位置和程度,而且对噪声有较强的鲁棒性。     

实心砖石古塔动力特性与结构损伤分析

为研究"丝绸之路"起点世界文化遗产建筑兴教寺测师塔的动力性能及结构损伤,采用超低频动态测试系统进行了原位动力测试试验.在环境随机激励下,采集了该塔各楼层顶部水平振动的速度响应信号,经滤波后通过积分变换进行自谱及互谱分析,得到了结构沿水平方向的前2阶自振频率与振型.并依据结构测绘结果,建立测师塔数值模型,计算了弹性模量逐渐降低时的振动特性,并与测试结果进行对比,依据结构损伤参数识别的改进形法,进行了测师塔结构损伤分析.结果表明,该塔沿东西与南北两个水平方向的前2阶频率值相近,第1阶振型呈弯曲型,第2阶振型呈弯剪型;与无损砌体弹性模量的取值比较,测师塔结构的等效弹性模量降低较多,其结构整体损伤较为严重.因此,可通过确定无损砌体的弹性模量,采用动力测试及数值计算依据等效弹性模量进行残损砖石古塔结构损伤识别.     

涡激响应尾流双振子模型的参数反演方法

尾流双振子模型是研究圆柱结构涡激振动响应的重要模型,模型参数的准确确定对悬浮隧道设计理论具有重要意义.首先通过降阶法将多变量二阶非线性常微分方程组的尾流双振子模型变换为一阶方程组.然后给出一种新型的圆柱结构水槽试验设计方案,其中试验模型的刚度能够较好反映悬浮隧道等实际工程结构的刚度,基于相机动态捕捉和视频识别计算机程序,获取圆柱结构在水平和竖直方向的位移试验数据.基于试验结果和龙格-库塔方法求解一阶方程组,采用BP神经网络智能算法对模型参数进行反演,同时利用遗传算法对神经元的初始权值和阈值进行优化,所得结果平均误差仅为5.50％,优于遗传算法和未优化的BP神经网络模型.结果表明,基于遗传算法优化的BP神经网络智能算法能够精确实现尾流双振子模型的参数确定,为圆柱结构涡激振动响应分析提供理论基础.     

一种桁架结构损伤识别的柔度阵法

利用试验获得的一阶模态参数,提出了一种桁架结构损伤识别的柔度阵法,应用有限元方法柔度阵,建立结构振动特征方程,结构损伤后,引起柔度阵发生改变,从结构振动特征方程出发,对柔度矩阵做关于结构物理参数变化量的一阶泰勒展开,可以确定结构物理参数的变化量,识别结构损伤部位及损伤程度,通过一个桁架结构损伤识别的数值模拟证明了该方法的有效性。     

频率约束板结构拓扑优化

本文利用ICM（独立、连续、映射）方法建立了频率约束下平板结构重量最轻的拓扑优化模型。采用指数函数作为单元重量、单元质量及单元刚度的过滤函数。通过瑞利商对刚度过滤函数倒变量的泰勒一阶展式，将频率约束近似显式化。利用对偶理论将含有大量设计变量的约束优化模型转化为易于求解的少设计变量拟无约束优化模型，通过序列二次规划将转化模型进行求解，提高了求解的效率。本文选择MSC.Patran&Nastran软件及PCL二次开发语言构架了平板结构频率约束拓扑优化问题的软件。数值算例表明：本文的方法具有迭代稳定性和收敛高效性。     

锅炉给水泵转子动力学参数的一、二阶摄动识别研究

锅炉给水泵的临界转速是非常重要的参数,与结构密切相关。为了准确地计算出给水泵的干临界转速(在空气中)和湿临界转速(在水中),必须知道转轴上的零部件对其弯曲刚度的加强作用。本文利用摄动传递矩阵法,结合实验室的试验数据,对某电站锅炉给水泵转子的动力学参数进行了一阶和二阶摄动识别。给出了给水泵转子上的热装叶轮、轴套对转子刚度产生加强作用的一、二阶摄动识别结果,得到了修正的给水泵转子系统动力学计算模型。由修正模型计算得到的转子系统固有频率与实测的转子系统固有频率吻合良好。指出一阶摄动识别的结果可以满足工程实际的精度要求。     

利用振动模态测量值和神经网络方法的结构损伤识别研究

提出了一种基于模态测量参数和神经网络的结构损伤检测方法，建造了两种输入方式的BP神经网络，即自振频率以及结合自振频率与振型，并讨论了不同数量的输入信息对结构损伤检测精度和计算效率的影响。证明了输入的参数越多，神经网络就越聪明，训练的收敛速度越快；以及在保证一定的测量精度的情况下，基于频率与振型的损伤识别结果要好于基于频率的检测结果。最后，通过对3层框架模型的4种损伤工况下的结构损伤检测结果的分析，认为利用模态测量参数和神经网络方法能够准确地识别结构损伤的位置，而且能较精确地识别结构损伤的大小。     

基于动态应变能的ITER真空室损伤检测

为研究结构存在多处缺陷时的固有振动特性变化,以及在等离子体破裂时瞬态电磁力作用下的真空室结构动态响应变化,采用“刚度下降法”建立ITER等离子体真空室(Vacuum Vessel,简称 VV)单层封闭壳体微损伤的简化模型,提取对微小损伤敏感的动态应变能变化率作为损伤标识量.同时采用了一种“以平代曲”的损伤定量定位直观展开方法,有效地实现了VV单层封闭壳体不同部位多缺陷的定量检测.     

时变环境与损伤耦合下桥梁结构频率及阻尼比的统计分析

对时变环境与损伤耦合下我国某斜拉桥的结构频率及阻尼比进行统计分析,以提高结构损伤识别的精度.首先,利用该桥的长期监测数据,采用环境激励技术结合特征系统实现算法识别该桥梁结构的频率及阻尼比;其次,利用人工神经网络算法建立该桥梁结构的环境温度与结构频率及阻尼比的关系模型;然后,通过统计分析,建立完好状态下该桥梁结构模态参数误差因子的概率分布模型;最后,通过分析不同时段与完好结构状态下该桥梁结构模态参数误差因子的相交概率比识别结构损伤,并利用该桥的实测结果验证所提算法的有效性.     

基于应变模态和稀疏贝叶斯学习的网架结构损伤识别

传统稀疏贝叶斯学习算法进行损伤识别时需要对每个单元进行刚度损伤系数的迭代更新,当结构单元众多时,存在计算效率低和对振型的完备性要求高等问题。本文提出了损伤识别两步法,首先利用应变模态差指标进行疑似损伤单元的判断;接着以单元刚度损伤系数为目标参数,建立结构损伤识别的多层次稀疏贝叶斯学习模型,利用稀疏贝叶斯学习算法进一步识别疑似损伤单元的损伤位置以及程度。以一个空间网架结构为对象,针对单位置损伤和多位置损伤情况验证了该方法的有效性。     

Prediction of leaching rate in heap leaching process by grey dynamic model GDM（1,1）

The method of developing GM（1,1） model is extended on the basis of grey system theory. Conditions for the transfer function that improve smoothness of original data sequence and decrease the revert error are given. The grey dynamic model is first combined with the transfer function to predict the leaching rate in heap leaching process. The results show that high prediction accuracy can be expected by using the proposed method. This provides a new approach to realize prediction and control of the future behavior of leaching kinetics.     

中心逼近式灰色GM(1,1)模型在滑坡变形预测中的应用

黄龙西村滑坡位于甘肃天水,属黄土高势能滑坡,滑体体积3.9×10⁵m³,基底为花岗闪长岩。为了提高滑坡灰色GM(1,1)模型的预测精度,采用一种改变背景值的方法--中心逼近式灰色GM(1,1)模型。通过黄龙西村滑坡实例验证分析,结果表明中心逼近式灰色GM(1,1)模型的预测值与该滑坡实际监测值十分接近,且其残差平方和及平均误差百分比明显比传统灰色GM(1,1)模型的残差平方和及平均误差百分比小,具有较高的预测精度。同时,可通过调整模型中参数m的取值,使中心逼近式灰色GM(1,1)模型具有更高的预测精度。经计算,当m=6时,中心逼近式灰色GM(1,1)模型的预测精度比传统灰色GM(1,1)模型提高了5.34%。     

考虑质量变化的刚架结构损伤识别方法研究

结构构件出现缺口损伤时，伴随着结构质量的减小。为了更精确地识别结构损伤，以折减损伤单元截面积来模拟结构损伤，提出考虑结构质量变化的刚架结构损伤识别方法。该方法首先通过相对模态应变能指标对结构损伤进行准确定位；之后考虑梁单元截面特性变化的特点将单元刚度矩阵进行分解，以多个指标描述单元损伤，从而建立结构损伤程度识别方程，并用最小二乘方法对损伤指标进行求解。数值算例结果表明，本文方法能实现对刚架结构损伤位置的准确定位和损伤程度的精确识别，而且具有良好的抗噪性。     

基于不完备频响函数的结构损伤统计识别研究

基于不完备频响函数数据,结合概率统计方法,提出了一种能同时考虑模型参数不确定性和测试噪声影响的结构损伤统计识别方法。首先,基于频响函数某一行向量在不同频率下的幅值数据,利用矩阵拉直运算建立了关于损伤系数的确定性识别方程。其次,假设模型参数误差和测试噪声为零均值的高斯随机变量,根据摄动理论,推导了损伤后结构刚度参数的前二阶矩。随后,利用结构损伤前后的概率分布得到了结构损伤存在概率。最后,通过一个平面桁架结构模型验证了本文方法的有效性。数值算例的研究结果表明,损伤单元的损伤存在概率远大于非损伤单元;测试噪声对识别结果的影响比模型参数不确定性的影响更为显著。     

基于有限测点信息的结构损伤识别柔度法

利用有限测点获得结构的模态参数，提出了基于有限测点的结构损伤识别的柔度法。该方法是通过仅考虑结构柔度的灵敏度分析，以结构各自由度的损伤信息为条件，选择对结构柔度变化敏感的自由度为测点，并利用有限测点的信息提出了结构完备模态振型的重建技术。在此基础上，对柔度矩阵做关于结构物理参数变化量的一阶泰勒展开，来确定结构单元的损伤因子对结构进行损伤识别。从而实现利用结构有限测点的模态信息来识别结构的损伤，解决了测试结构的模态振型的不完整给结构的损伤诊断带来的困难。通过数值算例说明了该方法的有效性。     

基于均匀荷载面曲率的简支裂纹梁损伤识别

为了采用模态参数对结构裂纹进行定位与定量,基于集中柔度模型,采用无质量的扭转弹簧模拟裂纹,建立简支裂纹梁的振动微分方程。针对现有柔度曲率指标仅能判断裂纹的大致范围,基于线性插值理论,建立裂纹位置与相邻测点均匀荷载面曲率差的关系,提出裂纹进一步定位公式,实现裂纹位置的精确定位。针对现有大多数损伤识别方法无法实现裂纹的损伤定量,基于位移曲率与结构刚度和弯矩的关系,理论推导了均匀荷载面曲率的结构刚度损伤程度识别方法,基于弹簧串联原理和线刚度思想,首次提出串联等效线刚度模型,建立裂纹深度与均匀荷载面曲率的关系,实现裂纹深度的定量。通过简支裂纹梁数值算例,考虑多裂纹的损伤情况,验证了新方法对裂纹定位与定量的有效性。     

基于高斯曲率极值点的桥梁结构损伤识别方法

目前中小桥梁日常安全巡检存在对检查人员依赖性高、缺乏可量化的科学依据等不足。针对这些问题,本文提出了一种利用高斯曲率极值点对结构进行损伤识别的方法。将桥面视为受弯弹性薄板,根据弹性薄板的弯曲理论得到了在荷载作用下结构刚度变化与桥面弯曲程度(高斯曲率)的理论关系,并由此推导了高斯曲率对结构刚度损伤的敏感程度公式。通过有限元建立了一座简支T梁模型,并在主梁肋板上设置不同高度、不同位置和不同数量的裂缝来模拟结构刚度损伤。计算了在自重作用下,裂缝高度、位置、数量与桥面高斯曲率变化的关系。分析结果表明,桥面的高斯曲率分布清晰地映射了结构的刚度分布,高斯曲率极值点明确地指征了桥梁的损伤位置。借力三维激光扫描等全息现代测量技术,本文的研究成果为高效量化的桥梁结构损伤识别提供了有效的分析手段。     

灰色相关性分析在结构静力损伤识别中的应用

基于灰色理论的相关性分析方法，首次提出了灰色曲率关联系数的概念并将其应用到结构的静力损伤识别中，提出了对局部损伤十分敏感的静态位移曲率置信因子SDCACi，通过该因子的大小对各节点所连接的单元是否会发生损伤进行精确的判断，然后运用最小二乘法对损伤区域的损伤程度进行识别．并将该方法应用于两端固支梁的损伤识别中，由识别结果可以证明：不论测量数据(用有限元仿真计算并考虑了测量误差)的多少，该方法对结构中的单损伤和多损伤都能进行准确的定位，因此该方法在大型结构及复杂结构的损伤识别中具有广阔的应用前景．     

地震水化前兆的灰色识别

本文研究了水化地震前兆的灰色系统识别方法, 并以北京栏杆市热水井H2浓度动态为例建立了GM(1, 1)滑动识别模型。文中提出了动态前兆识别参数M(t)的概念, 认为动态前兆识别参数M(t)比静态识别指标更有效。用这种识别法进行后验性识别, 提前于内蒙丰镇1981年8月13日5.8级地震前15天识别出发震前兆。以唐山地震前后津2热水井CO2前兆异常识别的失败为反例, 分析了失败的原因, 认为对地震平静期的观测研究是进行水化前兆灰色识别的前提。