用矩阵结构模型进行结构损伤检测和故障诊断

研究了利用测量稳态柔度矩阵来识别结构损伤的理论方法，通过较少的测量点对高阶的有限元模型进行参数校正来识别结构损伤，从而避开模态选择，模态截断等情况的发生，为结构振动故障诊断提供了理论依据。     

基于高斯曲率模态差的T梁结构二维损伤识别研究

曲率模态是识别损伤的敏感指标,基于曲率模态的损伤识别研究大多局限于一维结构。为将曲率模态的损伤识别方法推广到二维结构,提出了基于高斯曲率模态的损伤识别方法,综合考虑二维结构的加速度振型曲面在纵向和横向上的弯曲程度,通过计算结构损伤前后加速度振型的高斯曲率差来判断结构损伤的位置。T梁组合结构的模态试验及试验分析结果验证了该方法的可行性。     

基于振动监测的桥梁结构损伤识别方法研究

桥梁结构损伤识别是桥梁结构安全监测系统的核心,结构振动模态的变化能够直接反应桥梁结构损伤的程度,分析提出基于结构振动模态变化率作为桥梁结构损伤识别指标,从而识别结构的损伤程度以及损伤位置。     

基于模态4阶导数的结构损伤识别

基于结构损伤引起动力特性变化的原理,提出了一种新的损伤识别定位方法：利用结构位移模态的4阶导数进行损伤判别。文章首先论述了基于结构位移模态4阶导数进行损伤判别的基本原理,然后建立了一个钢筋混凝土曲梁的有限元模型,用数值模拟的方法对该损伤判别方法进行了验证。验证的结果表明：位移模态的4阶导数对单一损伤、支座处损伤以及多处损伤都能进行有效识别,其识别效果要明显优于曲率模态法和曲率模态差方法,且无需结构的基线模型。     

桥梁结构损伤识别的曲率模态技术

介绍了桥梁结构健康监测的一些实际应用，阐述了结构损伤识别的现状，并对有关损伤诊断的一些方法进行了评价．重点论述了曲率模态分析的基本理论，探讨了曲率模态在结构损伤检测中的应用，最后讨论了在实际结构损伤识别中应注意的若干问题．     

基于支持向量机和模态曲率的桥梁结构损伤识别

提出了一种用于桥梁结构损伤识别的支持向量机方法。该方法以结构损伤前后的模态曲率差参数为支持向量机的输入参数,c-svc算法为损伤位置识别算法,ε-svr算法为损伤程度识别算法。最后以三跨连续梁桥为数值模拟算例,以存在单个及多个损伤单元为损伤工况,验证该方法的有效性,识别结果表明基于支持向量机和模态曲率的损伤识别方法能够准确识别出结构的损伤位置,损伤程度识别误差在4%以内。     

基于不完备测试阵型的结构损伤识别与误差分析

目前大多数结构损伤识别方法假定有限元模型自由度与实测自由度相同,而实测的数据往往非常有限,为了使测试的不完备模态参数能够用于损伤识别,一般需要对不完备模态进行扩阶处理,该文研究了一种将未测自由度的模态阵型用原始结构的阵型与阵型的改变量之和表示的扩阶方法,通过确定阵型的改变量获得受损结构的完备模态阵型,同时对扩阶过程中的误差进行定量分析,提出了模态贡献因子指标,依据模态贡献因子对不完备信息进行扩充并进行损伤识别。数值结果表明,利用模态贡献因子进行的扩阶识别方法能在保证识别损伤精度的基础上一定程度的提高计算效率。     

基于小波-人工免疫算法的框架结构损伤识别

提出了小波-人工免疫算法的概念,建立了框架结构有限元模型。采用Lanczos法,对结构进行模态分析,得到了含损伤框架结构的应变模态。运用小波分析方法,对结构的模态参数进行连续小波变换,得到了小波系数图,并通过图形中的奇异点来识别框架结构的损伤位置。以基于结构的频率和模态振型所建立的目标函数为抗原,以小波识别出的损伤单元损伤程度(即问题的解)作为抗体,运用人工免疫算法,进行全局寻优迭代计算,实现对结构损伤程度的识别。以平面框架结构为例进行计算,分析结果表明:该方法能够有效识别结构的损伤位置和损伤程度。     

基于BP神经网络算法的土木结构损伤检测研究

结构损伤会导致其振动频率发生变化,基于频率测量的结构损伤识别方法简单方便,在结构健康监测领域应用广泛.本文在分析结构固有频率的基础上,把结构损伤识别问题分解为损伤状态辨别、损伤定位、损伤程度识别三个过程,对每个过程用模态参数构造标识量,并作为特征参数输入到神经网络中实现损伤识别.结合实验室一箱形钢梁的损伤检测试验进行了应用,收到满意的效果.     

矮塔斜拉桥施工状态下结构损伤识别研究

以广东省江肇高速公路西江特大桥为工程背景,选取最大双悬臂施工状态,采用MIDAS软件获取损伤状态下的各阶模态,将模态信号导入MATLAB中进行了Hilbert-Huang变换和小波变换,对结构损伤状况进行了识别判断,并对比了两种识别方法的识别效果.研究结果表明:Hilbert-Huang变换方法损伤识别效果良好,抗噪性强,但存在端点效应问题;小波变换方法损伤识别效果与所选小波基有关,不利于基准的选取,且小波识别需要消噪,消噪可能会导致损伤漏检.     

高速铁路模型箱梁静力非线性和动力损伤关系研究

桥梁结构在荷载作用下的静力非线性与结构动力特性之间的关系是结构损伤识别领域的重要问题。基于高速铁路模型箱梁的重复荷载试验,采用平面非线性有限元分析方法对静力非线性和动力损伤之间的关系进行了研究。通过定义混凝土等效应力－等效塑性应变曲线来定义其弹塑性行为。对数值模型加载到各级荷载后卸载进行动力特性分析,即卸载后计算自振频率和振型。计算结果表明：采用平面非线性有限元分析方法可以比较准确地对箱梁模型进行非线性分析,除了初始模型刚度存在一定误差外,结构的骨架曲线的特征值、加卸载刚度和残余位移吻合较好。在进行非线性分析后进行动力特性是分析可行。竖向频率值的变化能够反映静力非线性发生后结构的损伤出现和损伤的发展规律,这为结构动力损伤识别提供了有效的途径。     

模态变化对钢桁梁桥的损伤检测研究

通过改变钢桁梁模型桥单元刚度模拟其结构损伤,利用有限元结构动力分析程序对该模 型桥在”损伤”前后进行了结构动力分析。发现振动模态的变化对单元损伤的程度较为敏感且有 对应关系。选用结构振动模态作为权数,提出了一种对结构损伤前后的模态变化量进行加权处理 的新方法,利用该方法能够对单元损伤实现有效定位。      

基于模糊层次分析法的战时桥梁损伤等级评定研究

应用了基于模糊数学理论的评估法对桥梁损伤等级的评定进行了研究。首先用二级模糊综合评价的方法建立了桥梁评估的数学模型,并用损伤度来衡量桥梁结构或构件的损伤程度;然后采用分项工程、分部工程、单位工程逐级评定的方法对整座桥梁损伤等级进行评定;最后通过对一座受损桥梁进行损伤等级综合评定说明这种方法的适用性。利用模型评价结果,可针对性采取措施,提高战时桥梁抢修效率。     

斜拉桥损伤可识别性传感器的优化布置方法

为使布置在斜拉桥上的传感器识别出的模态参数对结构损伤足够敏感,从传感器优化布置的损伤可识别性要求出发,应用参数试验法和参数相关性理论,提出并得到一种包含所有单元损伤信息的节点自由度损伤信息指标,对该指标排序可获得节点自由度包含损伤信息多少的次序,即每个自由度的损伤敏感性排名,此过程无需优化迭代.在此基础上利用传感器优化布置的第1类方法继续分析,避免了迭代或优化效率低下等缺陷,可得到既满足损伤可识别性,也满足模态可观测性的传感器布置位置.在单塔双索面斜拉桥上,展示了本文方法的实现过程,与EI（effective independence）法相比,损伤信息总量:3阶时高出589;4阶时高出582;5阶时高出591.      

基于车致振动响应的铁路桥梁损伤位置识别

为识别列车荷载引起的桥梁结构损伤,基于车致振动的加速度响应,提出了一种损伤位置识别方法.该方法通过结构易损性分析,确定结构易损的部位,并根据易损部位的损伤状态,从列车行驶的时间区域中选择若干子区域;然后,假设在每一个子区域内特定易损部位的损伤状态保持不变,将损伤位置识别分为2个层次进行,每一层次均以加速度时程数据构建损伤指标,从多个角度优化样本库,并采用支持向量机作为分类工具,建立损伤位置识别模型.对一连续梁的实例分析表明:该方法能够考虑结构状态与列车荷载的相关性,在损伤最易出现的时间子区域内,对易损部位进行损伤识别,可获得较好的损伤位置识别结果;且在低水平噪声干扰下,识别结果变化不大.     

随机共振与响应灵敏度相结合的结构损伤检测方法

为了解决强噪声背景环境下的结构损伤识别问题,提出了一种基于非线性降噪和损伤定位相结合的两步法.第一步将结构的激励响应和背景噪声通过非线性随机共振系统进行处理,降低背景噪声的干扰以突出响应;第二步将结构的局部微小损伤模拟为单元弹性模量的减少,求得响应信息对单元弹性模量的灵敏度,据此对结构单元弹性模量进行修正,从而实现结构损伤的定位.数值算例表明,该方法在50%噪声水平环境下,能较好地实现损伤定位,单一损伤识别误差率不超过0.2%,多损伤识别的误差率不超过0.5%.      

铁道车辆天线梁的随机振动疲劳评估

引发天线梁破坏的主要原因是受到经构架端部传递的随机振动激扰.为考察天线梁在随机激扰下的疲劳可靠性,首先将结构动力学、随机振动和材料疲劳理论进行结合,研究了随机振动疲劳分析方法,在此基础上,依据标准IEC 61373,采用有限元软件ANSYS Workbench对天线梁进行随机振动仿真,最后采用Steinberg法对其应力较严重部位进行疲劳损伤评估.经分析,得到天线梁的总体损伤为0.56,满足Miner线性累计损伤准则,表明天线梁的疲劳设计符合标准的相关要求.     

轨道车辆结构振动损伤识别技术综述

从智能运维的角度阐述了利用结构振动损伤识别技术进行轨道车辆结构健康监测的重要性和必要性;根据不同损伤识别的适用范围,将结构振动损伤识别技术分为基于模型的方法和基于响应信号的方法;结合结构健康监测中损伤识别的不同层次,分析了以结构损伤的存在性、类型、定位和程度表征的不同识别方法;概括了轨道车辆运维过程中损伤识别技术的典型...     

基于频率测量的高层建筑地震作用损伤分析

为寻找一种更有效的地震引起的高层建筑损伤识别方法,在前人研究的基础上,根据地震作用下高层建筑结构自振频率的变化规律,提出了一种新的损伤模型.该损伤模型考虑了高阶振型、振型参与系数、结构形式和结构自振频率测试方法等影响因素.利用所提出的损伤模型对2个高层混凝土结构模型模拟地震振动台试验数据进行了分析,结果表明,该损伤模型与试验现象基本吻合.     

BP神经网络在健康监测基准模型损伤识别中的应用

本文针对ASCE提出的健康监测基准问题的结构模型,分析了基于固有频率的结构损伤识别方法,使用MATLAB软件模拟不同的结构损伤情况,根据得到的固有频率构造BP神经网络输入参数并进行相应的训练,通过神经网络对结构损伤分步分层次的进行诊断。通过数值分析结果说明这种方法可以取得较好结果,也进一步说明神经网络技术是进行结构损伤识别有效方法。