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。     

基于光纤光栅绝对测量技术的高耐久智能钢拉杆

针对目前钢拉杆构件缺少施工荷载下的内力测试和服役期间的长期监测手段问题,采用玻璃钢封装技术研制开发出一种新型的基于光纤光栅绝对测量传感技术的高耐久性智能钢拉杆。在理论屈服荷载85%的拉伸荷载下,智能钢拉杆感知的应变具有很好的线性度和重复性,由其得到的测试杆力与实验张拉力吻合良好,误差在4%以内。该智能钢拉杆具有抗电磁干扰、传感距离长、成本低、耐腐蚀、绝对测量等优点,既可以方便给出任何阶段的受力状态,也可以作为一个大应变式荷载传感器对其相邻的结构进行荷载监测,适合用于恶劣服役环境下的钢拉杆工程结构。     

基于数值子结构方法的结构弹塑性分析

结合震害调研及数值分析可知,结构最终失效可能仅由部分关键构件破坏引起,大部分构件仍处于弹性或小变形状态。因此为提高计算效率,在结构全过程分析中一致采用非线性单元建模并非必要,同时为准确考虑关键构件的非线性响应,本文提出一种新的数值子结构建模策略。进入弹塑性状态后,针对一般钢构件或钢筋混凝土构件采用动态替换子结构方法在单元或截面层次将其替换成非线性单元或非线性截面,并基于OpenSees平台开发了两类新单元予以实现;针对可能发生严重损伤的关键构件,采用隔离子结构方法将其隔离并建立精细化分析模型,考虑主、子结构间不同尺度边界耦合,并推导了切线刚度的传递关系,采用Client/Server技术在OpenSees平台开发了一类新的接口单元予以实现主、子结构之间的信息传递。为验证新开发单元的合理性,分别以钢及钢筋混凝土平面框架结构为例,采用纤维单元、动态替换子结构方法以及隔离子结构方法建模进行静、动力分析。计算结果表明,采用本文提出的动态替换子结构方法与常规建模方法的计算结果完全吻合并且可大幅缩短计算耗时,随着荷载水平的增大,结构中受到动态替换的构件比例急剧增大,计算效率提高程度略有降低,但仍远高于常规模型;采用本文提出的接口单元可准确传递主、子结构间的界面信息,为隔离数值子结构方法在结构弹塑性分析中的应用提供了基础。     

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.     

基于聚类算法和自由度集结的柔性结构模型降阶研究

提出了采用k-means聚类算法对动力相似自由度进行自动集结的模型降阶方法。考虑动力荷载空间分布,给出了根据模态参与系数选取原模型重要模态的方法,并讨论了次要方向自由度舍弃的方法。根据重要模态中各自由度振型值的相似性,应用聚类算法对自由度进行自动分类,从柔度矩阵元素的定义入手推导了结构矩阵显式条件下柔度法降阶的统一表达式,并证明了降阶模型的正定性、对称性及正交关系。最后通过一榀40层混凝土框架结构模型由240自由度降阶为8自由度的算例,说明了柔度法降阶的有效性及降阶模型评判指标的合理性。     

PARAMETER IDENTIFICATION IN OFFSHORE PLATFORM USING ARMA MODEL AND TECHNOLOGY OF EXTRACTING FREE VIBRATION SIGNAL

IntroductionOffshoreplatformisoneofthemostimportantresearchedstructuresofoceanengineeringin2 1stcentury .Forthemal_conditionandsufferedfromimpactingofwind ,wave,flowandiceandenvironmentalcorrosionfrequently ,thecontrolofvibrationandon_linemonitoringofstructurearebecomingmoreandmoreimportant.Parametersidentificationisoneofkerneltechnologieswhicharemadeofseriesmoderndesigntechniquesinoffshoreplatform[1].Thedynamicactionbetweenwind ,wave,flow ,iceandoffshoreplatformaretypicalnonstationarystochast…     

基于ARMA模型和自由振动提取技术的海洋平台结构参数识别

用随机减量方法提取海洋平台结构在随机环境荷载非白噪声输入下的自由振动信号和用ARMA(Auto Regressive Moving Average)模型对自由振动数据建模。为了消除平台输出信号中有色噪声的影响,在随机减量系统中加人了一个虚拟系统,并采用导通条件和前导点技术使自由振动提取过程仍在有色输人的状态下进行。同时为了消除参数识别的多值性,提出了采用MA系数修正技术识别海洋平台结构的频率和阻尼动力参数的方法,最后用该套技术对海洋平台结构试验模型进行了参数识别,结果表明该方法具有较好的效果和在线识别使用价值。     

基于OpenSees平台的SMA被动阻尼器及其在斜拉桥减震中的应用

基于OpenSees平台编制形状记忆合金SMA(Shape Memory Alloys)可恢复材料的本构关系模型,并将其加入OpenSees材料库;提出一种SMA阻尼器,并将其安装在斜拉桥桥塔与主梁之间,通过数值分析研究SMA阻尼器初始刚度、屈服后刚度以及卸屈比变化对其减震性能的影响;进一步对比不同体系斜拉桥的破坏模式,分析SMA阻尼器对料拉桥抗震性能的改善,以及SMA阻尼器对斜拉桥残余变形的自恢复效果.     

低雷诺数下弹性圆柱体涡激振动及影响参数分析

利用Fluent软件数值求解不可压缩粘性流体的N-S方程,研究均匀来流Re=200时弹性圆柱体的涡激振动.圆柱体运动简化为质量-弹簧-阻尼系统,将Newmark-β方法代码写入用户自定义函数(UDF)求解运动方程,柱体与流体间的非线性耦合作用通过动网格技术实现.详细分析了涡激力系数、柱体位移特征值和尾流涡结构随频率比的变化关系,获得"相位开关"、"拍"等现象.考虑流向振动对横向振动影响时,圆柱体最大横向振幅为0.65倍直径.当固定频率比,而质量比或折合阻尼增大时,圆柱体流向与横向振动均呈非线性衰减趋势,但增大质量比对流向平均位移的偏离起到更好的控制效果.