结构损伤检测的应变能方法及简支梁的模拟计算

本文根据损伤局部化的概念，给出了结构损伤检测的应变能方法，并建立了相应的结构损伤判据。只要知识损伤前和损伤后的结构的振型参数，就可以确定出结构的损伤位置，因而具有在线检测的可能性，并且简易易行。文中对一个简支梁进行了模拟计算，证实了本方法的可行性与应用性。     

车轮踏面损伤程度的识别

本文研究了车轮踏面损伤对轨道的冲击压力与列车运行速度、轮载及踏面损伤程度的规律，提高了衡量轮踏面损伤程度的新概念－－踏面损伤当量。使轨道冲击压力实民车轮踏面损伤程度有了量化关系，并建议把损伤程度分为四级，作为铁路科学化管理的重要参数。     

基于单元模态应变能法的桥梁结构损伤识别研究

桥梁结构损伤识别是对桥梁结构进行安全性评定的一个重要环节。本文首先根据桥梁结构损伤前后动力特性分析,导出由于单元损伤引起的结构模态振型的改变系数;然后,运用结构局部损伤因子法建立单元损伤敏感的指示因子,推导出单元损伤前后的单元模态应变能的变化,并对损伤单元与未损伤单元之间的关系进行了研究。最后,以单元模态应变能的变化率作为损伤定位的判别参数,对桥梁结构损伤定位的识别方法进行了研究,并以一座装配式预应力钢筋混凝土系杆拱桥作为工程实例,通过其在不同损伤情况下计算结果和实测结果的分析和讨论,说明该方法能够比较准确地对结构损伤进行定位识别,同时也证明本文研究方法的正确性和有效性。     

反复荷载作用下的混凝土损伤本构模型

混凝土损伤模型的研究,实际上是研究混凝土材料的本构行为。在外界因素作用下,材料的累积变形引起结构内部损伤发展,最终的损伤将产生宏观裂缝直至整个结构破坏。根据Najar损伤理论,提出了新的分段曲线混凝土受压损伤变量模型和混凝土受拉软化段损伤变量模型,给出了不同强度混凝土损伤变量方程和损伤演化方程。通过计算对比分析认为,建议的损伤模型与已有的混凝土本构模型较吻合。该方法的优点是参数少,不同的混凝土强度有确定的损伤演变方程,可以动态分析混凝土的累积损伤程度。在此基础上,根据已有混凝土反复荷载作用下的滞回规则,建立了在某一循环荷载下的加载、再加载、卸载路径下的损伤本构模型,该模型考虑了混凝土在反复荷载作用下的应力跌落、裂面效应、强度下降、刚度退化等力学性能。应用本文建议的模型进行反复荷载下的截面损伤计算,试验结果与文献计算结果较吻合。     

基于粒子群优化支持向量机的斜拉桥主梁损伤识别研究

为了能够更加准确地判断结构损伤位置和程度,本文提出了基于粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)方法对斜拉桥主梁进行损伤识别的新方法。该方法以最敏感索张力指标作为损伤识别指标,利用粒子群(PSO)算法寻找支持向量机(SVM)最优参数,建立SVM预测模型,以不同位置、不同损伤程度下最敏感索的张力指标作为SVM的训练和测试输入,由SVM的输出确定损伤位置。通过对实验室的模型斜拉桥的主梁损伤进行了仿真验证,结果表明:采用PSO算法很好地解决了采用SVM方法进行损伤识别时的参数选择随机性难题,实现了对SVM模型参数的自动优化,基于PSO-SVM的损伤识别方法对斜拉桥主梁不同程度的损伤均有很高的识别率。     

混凝土损伤本构理论研究及其应用

目前所建立的砼损伤模型都有一个共同的不足之处即其所描述的损伤缺乏可加性，运用Ｂｒｏｂｅｒｇ损伤模型推导出了相关的损伤本构方程，这是一种可避免上述缺点的有效方法；提出了一种运用该理论对砼结构进行损伤有限元分析的方法。     

安全带对列车驾驶员的碰撞损伤防护研究

针对轨道列车驾驶员的二次碰撞损伤问题,采用非线性显式动力学方法,分别对驾驶员无安全带约束、佩戴两点式腰带和三点式安全带下的列车撞击刚性墙进行数值模拟分析,分析比较驾驶员在这3种情况下身体多部位的损伤情况。研究结果表明:无安全带约束下的驾驶员最终脱离座椅,头部和胸部损伤满足标准要求,颈部损伤接近标准值,而下肢损伤超过了标准值;两点式腰带约束下驾驶员未脱离座椅,改善了颈部和下肢损伤,但加重了头部和胸部损伤,腹部受力超标;三点式安全带将驾驶员约束在座椅上,改善了头部、颈部、胸部损伤超过20%,将胫骨指数减小了63.2%,大腿骨力减小了90%。由计算结果可知,三点式安全带对列车驾驶员有更好的损伤防护作用。     

改善桥梁结构损伤识别系统的分析与思考

在分析桥梁结构损伤的类型及近年来发展的典型结构损伤识别方法的基础上,总结了桥梁结构损伤识别系统面临的瓶颈问题,在此基础上提出了一个基于传统有限元模型修正方法及人工神经元网络方法的改进桥梁损伤识别系统。     

斜拉桥主梁损伤对车激索力响应的影响研究

以斜拉桥的损伤识别为目的,提出了一种索力比指标,研究了斜拉桥在车辆荷载激励下,主梁发生损伤时斜拉索索力比指标的变化规律。以实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,基于ANSYS建立其空间板壳有限元模型,以单元刚度的折减模拟主梁损伤,对主梁在不同位置损伤、不同程度损伤两类工况下,车辆荷载激励下斜拉索的索力比指标变化进行了数值仿真。结果表明:车辆荷载激励下,斜拉索的索力比指标与主梁的损伤位置和损伤程度存在一定的对应关系。为后续基于车辆荷载激励下的索力响应指标识别斜拉桥损伤方法的研究提供了重要的参考,具有一定的理论意义。     

基于时变刚度模型的悬臂梁损伤识别研究

考虑呼吸裂纹引起的损伤结构的非线性效应,提出裂纹悬臂梁的指数衰减时变刚度模型,分析结构瞬时频率与损伤位置和损伤程度的关系;利用中心差分法和Teager能量算子求解自由振动响应的瞬时频率;基于瞬时频率对结构的损伤识别进行探讨,建立损伤指标,识别结构的损伤程度;考虑噪声对损伤指标的影响。研究结果表明：结构瞬时频率是损伤位置和损伤程度的二维函数,瞬时频率的波内调制验证了结构的非线性,表明时变刚度模型的合理性,损伤指标具有一定的抗噪性。     

车轮踏面损伤对策及其容限标准的修订

轮轨之间的剧烈作用导致车轮踏面严重损伤的现象是至今没有得到根本解决的难题。本文依据车轮踏面损伤的现有研究，详细阐述了减少轮轨踏面损伤的对策，并且提出了修订踏面损伤容限标准的必要性和方法。     

基于桥梁动力响应差和提升小波变换识别梁桥损伤

基于损伤桥梁在移动车辆荷载下的动态响应特点以及提升小波变换在奇异性检测方面的优越性能,提出了对不同大小移动车辆荷载作用下的单点桥梁加速度响应差值进行提升小波变换,通过提升小波系数峰值识别桥梁损伤的不依赖无损模型的损伤检测方法。数值分析表明,该方法可以有效识别不同程度、不同位置和多处桥梁损伤。其次,讨论了不同测点位置、荷载速度、噪声水平对损伤识别效果的影响,表明该方法具有较好的抗噪性;测点距离损伤位置越近,损伤识别效果越好;当荷载速度过大时,损伤信息易被淹没,损伤效果变差。     

基于动力学特性的结构损伤识别研究进展

结构的健康监测和损伤识别技术对于分析结构的工作状态、评估结构的安全性具有重要的意义。近年来,工程结构损伤识别技术受到了广泛的关注。文章综述了目前国内外基于动力学特性的工程结构损伤识别理论研究与最新进展,内容包括固有频率、模态振型、曲率模态、应变模态、应变能变化、柔度变化等结构动态损伤识别技术。最后,展望了工程结构损伤识别技术研究的发展趋势。     

TPDS在铁路货车车轮踏面损伤监测中的应用分析

利用TPDS进行铁路货车车轮踏面损伤的监测和判定可以减少铁路货车重大事故。本文介绍了TPDS测试原理、踏面损伤冲击当量和报警标准,分析了车轮踏面损伤与轴承保持架、车辆大部件裂损的关联性。TPDS踏面损伤一级报警的兑现率超过90%,表明TPDS具有良好的踏面损伤自动识别能力。经综合治理,全路货车踏面损伤大幅度下降,应用TPDS报警比例持续减低,货车轴承保持架和相关大部件裂损类故障明显减少。TPDS应用于铁路货车踏面损伤识别成效显著,有力保障了铁路货车的运行安全。     

基于瞬态动力学的铁路货车车体疲劳强度评价研究

以C70E型敞车车体为研究对象,通过线路试验获得了车体载荷-时间历程和疲劳关键部位的应力-时间历程,并基于实测的载荷-时间历程提出了基于瞬态动力学的车体疲劳强度评价方法。运用瞬态动力学的方法仿真计算了车体动态载荷作用下的应力响应,得到车体动态载荷-应力响应关系。结合Miner累积损伤理论,计算了车体载荷谱损伤和应力谱损伤,并对动态和静态仿真计算损伤进行了对比分析。结果表明:动态仿真计算损伤更接近于真实损伤,验证了基于瞬态动力学的车体疲劳强度评价方法的准确性和可靠性。     

小波变换在结构损伤识别中的应用研究

针对土木工程结构的复杂性和数据的不完备性，以小波分析为理论基础，结合多尺度分析理论和数值模拟，对结构损伤识别进行了研究。主要分析了结构动力参数在损伤后的变化特征，对单自由度框架的加速度信号进行小波分析，得到结构损伤的时刻；研究了利用空间域信息对结构损伤位置的识别问题，对带裂缝悬臂梁的变形曲线进行小波变换，判定了结构损伤位置。     

基于竖向支座反力指标的连续梁桥损伤识别方法

本文的研究目的是为连续梁桥提供一种新的损伤识别方法。损伤引起的结构局部刚度变化与竖向反力变化之间的具体关系被建立了起来,成为新损伤识别方法的实施基础。利用两种加载工况下的测试结果,可以得到以小区间表示的损伤位置结果,进而利用检测设备的配合可确认真实损伤情形。方法的有效性得到了数值模拟算例和模型实验的验证。     

隧道衬砌弹塑性损伤模型建立与应用研究

研究目的:《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)虽然已经施行多年,但还未见有文献运用其中的混凝土损伤本构关系对工程结构进行数值模拟计算的实例,这无疑是工程设计领域的一种不足或缺陷。因此,通过理论推导建立动载长期作用隧道衬砌结构弹塑性损伤模型,并进行二次开发及损伤模型验证是必要的。研究结论:(1)根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中建议的混凝土损伤本构关系方程,推导并建立了微分形式的拉、压损伤演化方程;(2)编写了混凝土弹塑性损伤本构模型的相应计算程序,并在有限差分软件FLAC3D软件平台上进行了二次开发及损伤模型验证;(3)采用开发的混凝土损伤模型对高速铁路隧道在不同行车速度和不同围岩级别下的动力响应进行了系统的分析计算,通过结构的损伤分布直观地了解衬砌结构的受力特点及损伤特性,明确结构的危险部位;(4)本研究成果可对动载长期作用下弹塑性损伤隧道设计提供指导。     

斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法

基于静力响应测试数据,结合正则化技术和假设检验,提出了测试数据不完整且存在观测噪声条件下斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法。采用正则化技术降低斜拉桥结构损伤识别问题的不适定性和求解困难,综合利用参数估计和数据摄动技术获得结构参数的统计特征,在此基础上根据假设检验识别损伤位置和损伤程度。以一斜拉桥结构的损伤识别仿真分析验证了方法的正确性和有效性。研究表明,所提出的方法能够在测试数据存在观测噪声的情况下准确识别损伤。     

基于堆栈降噪自动编码器的桥梁损伤识别方法

基于深度学习理论,针对现有桥梁损伤模式识别法的不足,利用多个降噪自动编码器进行损伤特征的提取与组合,应用Softmax方法判断损伤模式,提出了基于堆栈降噪自动编码器的桥梁损伤识别方法。为了验证所提方法的准确性,以连续梁桥为例,使用所提方法及现有BP神经网络法进行损伤位置识别,对比了2种方法的识别精度和抗噪性能。研究结果表明:所提方法能准确识别损伤位置,相对于现有BP神经网络法具有更强的损伤识别能力、更高的识别精度及较强的抗噪能力。