拉索预应力空间网格结构的优化设计

本文讨论了以结构自重为目标函数,以拉索张力和杆件截面尺寸为设计变量,考虑应力和位移约束的拉索预应力空间结构的优化设计问题,建立了该结构优化设计的数学模型。提出了解决该优化问题的二级优化算法。从本文的两个算例可以看出,二级优化算法有较好的计算效率和收敛性,便于工程应用。     

箱型结构损伤分析的空间网格多尺度模拟方法

为高效模拟空间效应显著的结构在关键局部的损伤，本文研究建立了以损伤分析为目标的空间网格多尺度模拟方法．首先基于变形协调法和内力平衡法，研究了空间网格多尺度建模中的跨尺度界面连接方法，对比分析了两种界面连接合理性．以三跨连续刚构混凝土箱梁在地震载荷下的损伤为分析案例，验证了空间网格多尺度模型在结构损伤分析中的可行性及其在计算效率上的优越性．分析结果表明：空间网格多尺度模型可以精确模拟结构的静力效应和动力特性；空间网格多尺度模型既考虑了结构空间效应，又可以高效分析箱梁结构局部易损部位的损伤演化过程，从而为空间效应显著的结构损伤分析提供了更为实用精细的计算模拟方法．     

结构损伤探测的基本方法和研究进展

对目前关于结构的损伤探测的基本方法和最新的研究进展进行了回顾主要介绍利用结构的振动响应和系统动态特性参数进行结构损伤探测的方法和研究进展,并进行了相应的评述．对利用应力波效应和神经网络技术的损伤探测方法也做了简要的介绍和评述．最后对这一研究领域未来的若干研究方向进行了展望．      

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。     

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。     

基于虚拟激励法的空间网格结构风致抖振响应分析

基于虚拟激励法理论,推导了空间网格结构的抖振响应计算公式,公式中自动包含了激励之间的非完全相关性、振型之间耦合项的贡献。根据虚拟激励法直接求解出位移均方根的特点,推导了适用于多振型参振的脉动风等效静力荷载及相应的荷载风振系数计算公式。在此基础上,利用Matlab编制了相应的计算程序,并进行了算例验证与分析。算例分析验证了本文理论及程序的正确性,也表明本文方法具有很高的计算效率。本文工作为进一步系统研究大跨网格结构的风振随机响应打下了良好的基础。     

空间网格结构动力分析的非线性模态方法

空间网格结构因自由度数多且无简化的力学模型,非线性动力分析通常要耗费大量时间．传统的非线性模态方法用于求解多高层结构的局部非线性问题已获得良好的效果,但对系统非线性问题的应用尚缺少研究．对比分析多高层结构和空间网格结构动力性能差异,指出网格结构动力非线性分析存在的问题．以主振型理论和切线刚度分离法为基础,将非线性模态方法用于几何非线性效应显著的空间网格结构动力分析．通过对运动方程的非线性恢复力进行拆分,形成线性表达形式,然后解耦到主振型所在的广义坐标系,以达到缩减自由度数量的目的．并通过实例验证非线性模态方法的高效性与适用性．     

结构损伤智能诊断研究进展

综述结构损伤诊断研究的进展,主要讨论了人工神经网络在结构损伤识别中的应用,介绍了结构检测技术的发展和基于人工神经网络的诊断专家系统,最后指出了结构损伤诊断研究的发展趋势。     

结构拓扑优化设计的三角网格进化法

针对进化或拓扑优化方法的不足，提出了一种基于遗传算法的新型进化式拓扑优化方法－－三角网格进化法，该方法不仅能够同时进行拓扑，形状与截面变量优化设计，而且在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。另外本文还首次对结构类型变量进行了优化计算，取得了有益的结果。最后几个数值算例证明了本方法的可行性和有效性。     

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。     

基于细观混凝土模型的时间逆转损伤成像方法

提出了一种针对混凝土结构损伤检测的时间逆转损伤成像方法.以检测混凝土结构中与骨料尺寸相近的微小损伤为目的,引入细观混凝土随机骨料模型,该模型将混凝土结构视为由水泥浆基底、骨料及粘接层组成的三相复合材料,基于Monte Carlo随机样本原理并结合真实试件的骨料级配曲线建立.在数值模拟分析中,将生成含损伤的细观模型导入有限元分析软件进行超声波场模拟,同时采用自适应性强的时间逆转模型(time reversed model,TRM)进行损伤定位.TRM分为正向检测和逆时成像两个部分:正向检测过程得到包含损伤的一系列散射回波信号,从数值角度进行时间反演并作为逆时过程的输入信号;逆时成像过程选用等效弹性参数模型,几何尺寸与随机骨料模型相同,时反信号在相应几何位置同时加载形成时反波场,时反波场在损伤位置会发生干涉叠加从而导致能量峰值的出现,通过确定干涉峰值时刻,并获取该时刻对应原始波场以及小波变换能量场完成成像.与原始数据波场图相比,小波变换处理成像结果消除了杂波干扰,成像结果更加清晰.进一步对等效弹性参数的取值进行讨论,并且在骨料尺寸范围内调整损伤大小,结果显示成像结果匹配度高,对于非均质混凝土结构的损伤检测能很好满足损伤定位需求.由此证明,时间逆转成像方法对于具有复杂结构的混凝土材料的损伤检测具有较好的适用性.     

敲击扫描式梁式结构损伤检测方法

受到啄木鸟敲击树干找虫子等敲击现象的启发,论文针对梁式结构提出了一种敲击扫描式损伤检测方法.基于对敲击扫描过程的理论探讨,我们得到了该方法的灵敏度表达式,从而为该方法找到了可靠的理论基础.数值模拟和简单实验表明,该方法不但简单易行,而且在有干扰的环境下也可以有效地检测出结构的损伤.     

DAMAGE DETECTION STRATEGY FOR RETICULATED STRUCTURES BASED ON INCOMPLETE STRAIN MODE

Damage detection based on strain responses of vibration is highly attractive for monitoring long-span reticulated structures.However,there are a lot of structure members in reticulated structures and it is impossible to install strain sensors in each member.Therefore,how to locate and quantify damages with the incomplete mode shapes obtained from few strain sensors is a challenge topic.A new strategy,named incomplete strain mode damage detection(ISMDD) strategy,is proposed in this paper.In the strategy,the distribution of the strain sensors in the reticulated structures can be optimized through sensitive analysis on strain mode perturbation matrix,which can be obtained by perturbation theory.Mode assurance criterion(MAC) value is applied in damage location,and the members with relative large MAC values are defined as damage members.In addition,damage index obtained by solving the perturbation equation is used for damage quantification.Numerical analysis on a long-span reticulated structure,including damage location and quantification for single-and multi-member damages,detection for different damage quantity,the effect analysis of sensor quantity,are performed to verify the effectiveness of the proposed ISMDD strategy.It can be shown from the analysis that the ISMDD strategy is effective in damage location and quantification for both single-and multi-member damages.And the quantity of strain sensors has effect on damage location,but has no obvious influence on damage quantification.Additionally,the anti-noise pollution ability analysis of the ISMDD strategy is carried out,which shows that the ISMDD strategy has excellent anti-noise pollution ability for both single-and multi-damaged members.     

空间网架结构在地震作用下的损伤累积分析

本文从连续介质损伤力学的基础理论出发，提出了弹性模量等价性假设，并在这一假设的基础上建立了考虑损伤累积效应的空间网架结构分析的有限元列式。最后，以空间网架结构在地震作用下的损伤累积分析为例，给出了本文方法的具体实施步骤。     

PROBABILISTIC DAMAGE IDENTIFICATION OF STRUCTURES WITH UNCERTAINTY BASED ON DYNAMIC RESPONSES

The probabilistic damage identification problem with uncertainty in the FE model parameters, external-excitations and measured acceleration responses is studied. The uncertainty in the system is concerned with normally distributed random variables with zero mean value and given covariance. Based on the theoretical model and the measured acceleration responses, the probabilistic structural models in undamaged and damaged states are obtained by two-stage model updating, and then the Probabilities of Damage Existence （PDE） of each element are calculated as the damage criterion. The influences of the location of sensors on the damage identification results are also discussed, where one of the optimal sensor placement techniques, the effective independence method, is used to choose the nodes for measurement. The damage identification results by different numbers of measured nodes and different damage criterions are compared in the numerical example.     

结构动力学有限元模型修正的发展--模型确认

结构动力学有限元建模精度问题是力学分支中受到广泛关注的研究课题之一. 以提高建模精度为目标的有限元模型修正技术的发展日臻完善, 并已逐步在工业界得到应用. 然而模型修正技术未能全面解决建模精度中存在的问题. 近几年以美国三大国家实验室为代表的科技人员提出了模型确认技术, 以希望全面解决结构动力学建模精度问题. 本文以模型修正为基础, 讨论模型确认的相关问题以及与模型修正的关系.      

基于振动响应的杆结构损伤检测

从杆的纵向振动方程出发,建立了其相应的有限元动力学方程,利用直接积分法计算了杆在外激励下的振动响应.将杆的局部损伤模拟为单元抗拉刚度的减少,推导了响应对单元抗拉刚度的灵敏度,并利用此响应灵敏度进行杆的局部损伤识别.数值算例表明,该文方法能快速准确地识别出杆的局部损伤,并且对模拟的人工噪声不敏感,说明本文方法具有一定的工程应用前景.     

空蚀研究现状

本文介绍近年来有关空蚀研究进展情况。空化所引起空蚀是很复杂的物理现象,很多运转于液体中的机械都有程度不等的这种损坏。因此有关空蚀研究也是从流体力学、材料科学及物理化学等多方面入手的。本文概括有关的基础研究及应用研究所取得结果,以利于今后工作中参考。      

基于动力XFEM的结构内多缺陷三步反演法

论文进行缺陷反演时,利用损伤指标法,确定缺陷数目,针对损伤指标法中缺陷取值范围存在人为性,推导了缺陷搜索范围的合理取值并进一步缩减了搜索范围;同时提出了一种考虑非线性因子的改进型人工蜂群算法,加速了多缺陷反演时目标函数最小化迭代过程。最后,通过三个算例验证了该方法对结构内规则和不规则缺陷的反演均具有较好的识别效果。