半刚性钢框架的内力分析

采用二阶非线性分析方法分析和设计半刚性钢框架，包括连接的柔性以及构件的几何非线性的影响，提出了半刚性钢框架中梁柱单元刚度矩阵和半刚性梁的单元刚度矩阵；推导了半刚性梁在集中荷载，均布荷载，线性荷载作用下的固端弯矩的求解公式；连接的柔性对无支撑框架的侧移有很大的影响，设计时通过变化连接的刚度以平衡梁的跨中和端弯矩。     

基于Rayleigh-Ritz算法的梁裂缝损伤识别及试验研究

结构动态特性的变化则预示结构出现损伤,基于Ritz线性近似,文中提出一种裂缝损伤识别的方法,用以识别结构裂缝损伤位置及损伤程度。该方法分两步：首先用模态子空间近似关系．消去模态应变能表达式中的整体刚度矩阵和整体质量矩阵,避免模型误差对识别结果的影响。再采用计算向量空间夹角的方法分离损伤位置与损伤程度的耦合影响,进而识别出单元裂缝损伤位置;其次,识别损伤程度采用二次线性规划方法,不再计算特征值灵敏度。线性约束条件保证了二次规划问题的解是唯一的。模拟筒支梁几种裂缝损伤情况进行数值计算与模态试验,利用所得模态参数对该算法程序进行了验证,识别出了裂缝损伤的确切位置及损伤程度,并进行了误差对比。结果表明,该算法由于不用整体结构的数值模型,从而避免了边界条件、连接条件及材料特性参数等因素对识别结果的干扰,识别精度得到提高,将其用于结构损伤识别是可行的。     

钢筋混凝土梁振动特性参数与损伤状况关系的数值仿真研究

基于分离式有限元理论,分别建立了存在钢筋混凝土局部松脱等多种形式损伤的钢筋混凝土梁横向弯曲振动力学模型,利用此模型能够计算各种损伤梁的固有频率等振动特性参数。对这些振动特性参数与各种损伤的状况之间的关系进行了数值仿真研究。提出固有频率可以作为钢筋混凝土梁损伤定性辨识的指标;针对不同的损伤形式,位移模态振型、曲率模态振型和剩余模态力向量是对局部损伤位置敏感的振动特性参数,可以利用敏感参数的绝对残差向量进行局部损伤的定位辨识;敏感参数绝对残差向量的范数与损伤程度具有良好的单调性关系,可以作为局部损伤定量辨识的指标。     

超高层建筑空间巨型框架的水平力和重力二阶效应分析新方法

对超高层建筑空间巨型框架提出一个考虑水平力与重力相互影响的二阶效应的分析方法。将空间巨型框架简化为三维剪切型弹性地基上的压杆巨型柱和Winkler弹性地基上的巨型梁的组合,分别推导出它们的单元刚度矩阵,按空间刚架进行水平力与重力共同作用的二阶分析。为超高层建筑空间巨型框架提供一个合理、简化的二阶效应分析新方法。     

基于静力挠度的梁结构损伤识别两阶段方法

基于梁弯曲挠度的三次样条插值,利用应变能损伤定位指标和有限元损伤状态方程,建立了梁损伤识别的两阶段方法.首先假定结构损伤对结构应力重分布影响较小,证明了损伤梁单元的静态应变能改变量大于零.考虑测量噪声及挠度三次样条插值近似引起的误差,引入损伤定位指标阈值和损伤概率,确定了梁的可能损伤单元.在此基础上,利用有限元法,建立了可能损伤单元的损伤状态方程,通过损伤状态方程的求解完成损伤程度的确定.最后,为验证所提损伤识别两阶段方法的有效性和可靠性,对简支梁和固支梁的损伤情况进行了数值模拟,结果表明:所提方法不仅可有效地识别梁损伤单元,而且对测量噪声具有较强的鲁棒性.     

混凝土的一种标量损伤弹塑性本构模型

荷载作用下材料性能的劣化是混凝土结构的微观损伤机理,其宏观表现为结构刚度的折减和承载力的降低。论文推导了基于不可逆热力学过程的弹塑性标量损伤本构,给出时间离散的屈服准则。采用基于向后Euler法的应力更新算法——两步图形返回的最近点投影法,推导了满足迭代结果收敛假设的塑性参数及算法刚度张量,给出了空间梁单元本构积分算法的Jacobi矩阵。将模型用于混凝土简支梁的承载力试验模拟,与计算数据对比表明了模型和算法的合理性和有效性。     

基于柔度的桁架结构损伤定位方法

建立了一种基于模态柔度的桁架结构损伤定位方法。从结构柔度矩阵与刚度矩阵的正交关系出发,将损伤结构在观测模态下的节点误差作为损伤定位的动力指纹,通过采用模态参数的一阶矩阵摄动技术,以近似解析的方式推导了本文方法的损伤定位原理。并且通过对一个典型桁架结构的数值模拟研究,验证了本文损伤定位方法的有效性和鲁棒性。研究结果表明,本文基于柔度的损伤定位方法能够在实际观测条件下,准确地识别桁架结构的损伤单元位置。     

基于静力残余力向量的结构损伤评估方法

残余力向量法是一类常用的损伤识别方法,现有的残余力向量法都是基于动力测试的模态参数,和动力测试数据相比,静力测试数据往往精度更高,且无需模态分析等复杂操作.鉴于此,本文提出一种静力残余力向量法用于结构损伤评估.所提方法利用静力测试位移数据,并结合结构有限元模型的刚度矩阵,定义了静力残余力向量,根据该向量中不为零的元素来判断损伤自由度,再根据自由度和单元之间的对应关系来确定发生损伤的位置,并进一步提出一种求解损伤参数的代数解法.另外,针对实践中角位移难以测量的情况,进一步提出了一种静力缩聚残余力向量法,拓宽了所提方法的应用范围.以桁架结构和梁结构模型为例对所提方法进行了验证,数值算例结果说明所提方法合理有效.     

基于支持向量机的结构损伤分步识别研究

支持向量机是一种基于统计学习理论的机器学习算法,能够较好地解决小样本的学习问题。本文介绍了支持向量机分类和回归算法,提出了基于支持向量机的结构损伤分步识别方法:以模态频率作为损伤特征,首先根据支持向量机分类算法的概率估计确定可能的损伤位置,重新构造训练样本,然后利用支持向量机回归算法计算损伤位置;最后估计损伤程度。以梁的损伤识别为例进行了验证,结果表明该方法可以提高损伤识别的精度。     

古塔结构整体性损伤检测的微动测试技术应用研究

在古建筑结构保护中,无损伤或微损且便携快速的高精度检测手段以及识别结构损伤的方法一直是重要的研究课题。本文基于古塔结构的动力特性,建立了基于模态信息的古塔结构损伤识别方法,采用损伤前后结构的低阶模态信息差异进行损伤定位和损伤程度评估。首次用将该方法对典型砖木混合古塔结构——上海市松江方塔开展了研究。采用微动测试技术,获取损伤结构的动力特性参数(模态信息),采用数值方法计算获取结构未损伤模型的特征值。对测试参数及计算参数进行统一物理量的数据归一化处理后,利用结构的单元刚度矩阵作为诊断项,根据损伤表征向量进行了损伤定位及损伤程度评估。通过微动测试技术评价的结构整体损伤与以往的历史记录及测绘结果进行比较,得出结构7层、8层刚度损失最大,达到0.56,其次为第9层,达到0.78。