大跨斜拉桥结构健康监测实验室模型试验平台

本文基于山东滨州黄河公路大桥,建立面向结构健康监测的实验室模型试验平台.基于相似理论,分析模型相关参数的相似关系,确定模型缩尺比、材料和截面尺寸,并对模型附加质量和斜拉索进行合理地简化.采用ANSYS建立物理模型的三维空间实体有限元数值分析模型,实体建模能较好的体现模型局部特征和模拟损伤.模型制作采用分段整体浇注,分段之间设计连接件连接,模拟斜拉桥施工顺序进行实验室组装,基于影响矩阵法对斜拉索进行张拉成桥.建立了包括传感器系统、静动力加载系统、数据采集系统和数据处理四大部分的完整试验体系,并对隔离出的桥塔和桥面板子结构进行了静动力试验,对全桥模型进行了动力测试.子结构和全桥模型的试验结果与有限元计算结果,以及原桥实测值都吻合较好,验证了斜拉桥模型的准确性和试验平台的有效性.试验系统的建立,为结构健康监测技术提供了一个试验研究平台.     

基于荷载形函数的大跨桥梁结构移动荷载识别

大跨桥梁结构中的移动荷载识别是结构健康监测的重要组成部分之一,其作为动力学中的反问题,存在唯一性及稳定性等病态问题。本文首先推导出移动荷载作用下结构响应的卷积形式的离散公式,然后利用有限元理论中的形函数拟合移动荷载,推导出基于荷载形函数的移动荷载识别表达式。将移动荷载的识别转化为荷载形函数拟合系数的识别,降低了需要识别的未知量,减小了逆运算的计算量,消除或减弱逆问题病态性,并提高了计算效率。利用某大跨刚构-连续预应力混凝土桥梁修正后的有限元模型进行数值仿真,考虑路面粗糙度,由模态叠加法计算移动荷载作用下的响应;然后采用荷载形函数方法识别移动荷载,证明该方法在5%以下的噪声时能快速并精确识别复杂桥梁结构的移动荷载。     

大型海上风力机尾迹区域风场分析

随着世界范围内海上风电场的不断兴起及海上风电场设计规模的日趋庞大,大型海上风力机尾迹区域风场特征的研究对于海上风电场的优化布局有着重要的指导意义。本文基于三维Navier-Stocks控制方程和适用于旋转流场分析的RNGk-ε湍流模型,采用滑移网格技术对美国可再生能源实验室(NREL)的5 MW海上风力机的性能及其尾迹区域的风场特征进行了较为系统的数值模拟。通过将不同风速下风力机输出功率的数值结果与NREL的设计参考数据进行对比,三维数值模型的有效性得到了很好地验证。此外,在此基础上进一步研究了大型海上风力机额定风速下及不同风轮转速下尾迹区域平均风速的分布特征,并得到了一系列具有参考价值的重要结论。     

结构非线性振动智能控制试验与分析

在结构动力学与控制领域中,试验验证对于理论与数值研究是非常重要的. 但是,目前的模型试验大部分都只考虑结构的线性行为,所以考虑结构非线性振动的试验模型成为一个研究热点. 采用磁流变旋转阻尼器来模拟结构中的塑性铰,并通过调整输入到此旋转阻尼器中的电压来实现不同的非线性行为,然后在不同的非线性行为下验证了动态神经网络观测器和自适应模糊滑模控制算法的有效性. 试验结果表明建立的结构非线性试验模型可以在试验完成后不需要任何代价而恢复到初始状态,并且能够实现不同的非线性行为,同时采用的智能控制算法对结构非线性振动也有较好的控制作用.      

大跨桥梁参数识别响应面方法中的近似函数及样本选取

以某大跨斜拉桥实验室物理模型设计参数与动力特性之间复杂的隐式关系为对象,分析响应面模型中近似函数和试验样本对回归模型精度的影响。首先推导多项式和径向基函数响应面模型的建模方法,然后基于斜拉桥三维空间模型的有限元动力分析,比较分析完全二阶多项式与几种径向基函数模型在设计域和扩展设计域内以及噪声污染情况下的回归精度。最后对几种少量样本的试验设计方法和响应面试验设计方法进行了分析。结果表明,径向基函数模型各方面性能优于多项式模型,响应面实验设计方法优于其他方法,少量样本可采用D优化设计,较多样本情况下以中心复合设计较佳。     

MR减振驱动器用于结构振动控制的算法研究

提出了四种半主动控制算法 ;针对安装有MR减振驱动器的三层剪切型结构仿真分析了各种半主动控制算法和被动控制策略的控制效果。仿真分析结果表明 ,MR减振驱动器作为一种半主动控制装置可以有效地控制结构的反应 ;施加最大磁场作为被动控制装置时 ,也对结构反应有很好的控制效果     

抗震结构的概率弹塑性动力设计理论与方法

本文系统地论述了抗震结构的概率弹塑性设计理论与方法（包括设计用随机地震动、结构弹塑性随机反应分析和动力可靠性分析、地震损失分析、期望破损度设计、可靠性设计和双目标优化设计）及其在工程结构（钢结构、钢筋混凝土结构和砌体结构）中的应用。     

结构可靠指标矢量及其计算与应用

从结构可靠指标的几何意义出发 ,提出了可靠指标矢量 ,并给出了它的计算方法。理论分析和算例结果表明 :可靠指标矢量既可表达可靠指标 ,又可方便地表示各失效模式之间的相关性。可靠指标矢量可较好地解决长期困扰结构体系可靠度分析和应用的难点之一——怎样计算各失效模式之间的相关性。     

含模糊参数的随机振动

本文在抗震结构模糊随机振动的研究基础上,进一步研究含模糊参数的随机振动分析方法,为了较好地描述具有模糊性的随机干扰,首先在Zadeh定义的模糊变量的基础上,定义了含模糊参数的随机变量和含模糊参数的随机过程,并讨论了它们的概率分布和数字特征;然后将模糊随机干扰模拟为含模糊参数的随机过程,提出了在这种模糊随机干扰下振动体系的模糊随机反应分析的基本方法和数值方法;最后对于抗震结构的模糊随机振动给出了具体的分析和算例     

混凝土裂缝的仿生自修复研究与进展

混凝土仿生自修复是根据生物体损伤修复的原理, 在混凝土传统组分中复 合特殊组分使其具有自修复功能, 当混凝土材料出现损伤或裂缝时, 自动触发修复反应使其 愈合, 恢复甚至提高开裂部分的强度, 从而提高整个结构的性能. 混凝土自修复系 统将免去有效的监听和外部修补所需的高额费用, 节省建筑结构运行费用, 且大大有利于建筑结构的 安全性和耐久性. 本文在简要介绍生物体损伤修复原理的基础上, 总结了两种混凝土自 修复技术与方法; 综述了国内外有关裂缝自修复混凝土的研究现状; 分析了仿 生自修复方法中所存在的问题及其实用价值, 展望了其发展趋势和应用前景; 最后, 指出需 进一步研究的方向.