基于结构模态损伤识别问题的研究

损伤识别是结构健康监测的关键技术,基于频率和振型等结构模态信息是结构在线损伤识别的主要手段。通过数值计算,分析研究了基于频率和振型的损伤识别过程中的若干问题,指出基于频率和振型的损伤识别在理论上的可行性,但在考虑误差的情况下,仅基于频率的损伤识别是不可靠的,基于振型的损伤识别也受到了很大限制,这与许多学者的结论是一致的,同时也从另一个角度说明基于结构模态信息的损伤识别亟待有效的传感器优化布置办法,从经验上对传感器布置进行初步优化,并用算例检验其可行性。     

基于结构模态的损伤识别研究

损伤识别是结构健康监测的关键技术,基于频率和振型等结构模态信息是结构在线损伤识别的主要手段。通过数值计算,分析研究了基于频率和振型的损伤识别过程中的若干问题,指出基于频率和振型的损伤识别在理论上的可行性,但在考虑误差的情况下,基于频率的损伤识别是不可靠的,基于振型的损伤识别也受到了很大限制。这与许多学者的结论是一致的,同时也从另一个角度说明基于结构模态信息的损伤识别亟待有效的传感器优化布置办法。文章从经验上对传感器布置进行初步优化,并用算例检验其可行性。     

基于影响线的桥梁结构评定理论研究进展

阐述基于影响线的桥梁结构评定理论的研究进展,主要包括5方面内容：1）影响线及其1阶、2阶位置灵敏度分析用于定性判断损伤的存在与否;2）基于影响线的位置敏感性参数对损伤进行定位分析;3）基于影响线的有限元模型修正理论对损伤程度进行定量分析;4）利用影响线评定理论对结构进行评定;5）基于有限元模型修正的损伤函数理论对损伤发展趋势进行预测。这一理论涵盖了损伤评定理论体系的全部内容,为桥梁评定尤其是快速桥梁评定提供了新手段和新思路。     

基于索力损伤向量的斜拉桥结构损伤识别

索力具有测试简单、便于应用的特点.基于对实际斜拉桥运营索力的统计分析,提出了索力损伤向量及相应的损伤识别分析方法.基于监测结果,消除外界因素影响后的标准索力是一个反映斜拉桥结构基本状态的随机变量.基于经修正后的有限元模型,采用部分被监测拉索的标准索力均值来构造结构损伤向量,首先通过对不同损伤工况的损伤向量之间的相关性分...     

基于应变模态的桥梁损伤识别方法研究进展

应变模态相比其他模态参数对损伤有更高的敏感性,基于应变模态的损伤识别方法能够对局部损伤进行有效的识别,如何利用应变模态对桥梁结构进行准确而又全面的损伤识别(尤其是损伤定量)成为重要的研究方向。该文总结了近些年来基于应变模态的多种识别方法并分析了其特点,对进一步的研究提出了相关建议。     

桥梁结构损伤识别研究现状与展望

随着经济的快速发展,结构损伤识别作为桥梁健康监测的核心也得到了迅猛地发展。为了全面总结现有桥梁结构损伤的识别方法,从基于结构响应类型的损伤识别方法、基于分析过程的损伤识别方法和结构智能损伤识别方法三个层面进行了详尽的剖析与总结,理清了各种结构损伤识别方法的脉络关系和技术演变过程。通过系统化分析,汇总了上述三大类损伤识别方法的主流算法,分析了各算法的优势与不足,最终对桥梁结构损伤研究领域未来的研究方向与走势进行了展望。     

沥青路面轴载换算新方法

现规范沥青路面轴载换算是基于疲劳损伤等效建立的,采用的是线性疲劳损伤理论,这种换算方法无法考虑既有损伤对后续加载过程的影响,低估了荷载的作用,造成换算的不科学性,为了解决这个问题,论文通过沥青混合料疲劳试验,建立了沥青混合料的非线性疲劳损伤演化方程,据此,建立了基于非线性损伤理论的沥青路面轴载换算新方法。     

基于行人碰撞事故重建的颅脑损伤准则效能研究

为了深入研究不同颅脑损伤准则对道路交通事故中行人颅脑损伤的预测与评价性能,从已有的交通事故调查数据库中选出可以用于进行事故虚拟重建且具有详细人体颅脑伤情记录的10例行人车辆碰撞事故案例,采用多刚体动力学和有限元分析方法,对事故中人和车辆运动学响应及行人颅脑损伤情况进行虚拟重建,在此基础上,采用LASSO回归分析方法分析了多个基于人体头部运动学响应的颅脑损伤准则与事故中行人颅脑损伤的相关性;借助文献中的损伤风险曲线,分析了不同基于脑组织应变的损伤准则与行人典型颅脑损伤（弥散性轴索损伤和脑挫伤）之间的关系。研究结果表明：在多个基于人体头部运动学响应的颅脑损伤评价准则中,同时考虑头部线性和旋转运动,且体现头部碰撞功率的头部碰撞能量（HIP）准则能最有效地评价真实的颅脑损伤;基于脑组织应变的颅脑损伤准则中,累计应变损伤测量（CSDM）准则相对于最大主应变（MPS）准则能更有效地评价典型弥散性脑损伤（DAI）,而扩张损伤测量（DDM）准则所反映的脑挫伤程度远低于真实的损伤状况,所以该准则难以准确预测脑挫伤的损伤风险。     

基于LSTM神经网络的桥梁损伤预警方法

为准确把握桥梁服役期内的健康状况,提高损伤评估效率,基于泗安塘大桥主桥某年多个测点的车致应变数据,建立了一种桥梁损伤预警方法。首先使用长短时记忆(LSTM)神经网络建立了车辆荷载作用下桥梁不同测点的多输入相关性模型,之后建立桥梁有限元模型模拟有损工况的桥梁状态,并提出损伤评估指标,最后根据损伤评估指标进行桥梁损伤预警。结果表明：采用LSTM神经网络建立的多输入相关性模型能够实现桥梁任意测点间车致响应的高精度预测;基于有限元模拟的车致应变提出的4个损伤评估指标能对假定的桥梁损伤进行明显识别;对泗安塘大桥主桥进行状态评估,4个损伤评估指标均稳定分布在一定的范围内,表明该桥近期没有增加新的损伤;建立了基于多测点的结构损伤评估指标体系,设定同时刻75%及以上的损伤评估指标超限时发出预警。     

基于改进HHT的桥梁结构损伤识别

针对Hilbert-Huang变换(HHT)在处理桥梁结构动力响应信号时存在的模态混叠问题,引入部分聚合经验模态分解(PEEMD)予以改进,并基于PEEMD拟定了新的损伤指标,将该指标应用于斜拉桥振动台试验模型的损伤识别中。结果表明:基于改进HHT拟定的损伤指标能快速有效的识别结构损伤发生与否及损伤位置。     

传感器优化布置在桥梁结构模态参数测试中的应用

介绍了一种桥梁结构模态参数测试中传感器优化布置的局部次优方法,也就是逐步消减法,该法基于识别误差最小原则,力求使得感兴趣的模态向量尽可能的线性无关。首先根据矩阵理论,通过QR分解使得矩阵列向量组具有较大范数,然后以MAC矩阵的最大非对角元为目标函数,根据传感器的可选位置对MAC矩阵的贡献大小,从剩余传感器的可选位置中去掉对目标函数贡献最小的可选位置,直到传感器数目达到最理想的数目。这种方法简单而且计算效率高,最后通过一个工程实例,验证了该法的可行性和有效性,具有广阔的工程应用前景。     

桥梁结构模态测试中传感器优化布置的序列法及应用

介绍桥梁结构模态测试中传感器优化布置的序列法,该法以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积或逐步消去的方法对传感器进行优化布置,直到传感器数目最理想、位置最优。最后举例说明了该法在桥梁结构模态测试中的应用。     

柴油机动态过程的非线性特性分析

建立了柴油机调速的非线性模型并进行了试验研究,以此模型为研究对象,采取了广义频率响应函数方法对柴油机系统动态过程的非线性特性进行了分析,指出了在转速变化范围小于100r/min时,柴油机系统表现出线性特征;在转速变化大于150r/min时,系统的非线性特征较为明显。     

桥梁损伤自动检测理论初探

自动检测是桥梁健康监测的核心和关键技术之一,在自动检测确定出损伤大致范围的基础上,可以通过人工检查进一步确认或排除损伤点,这可大大减轻损伤检测的劳动强度,节约开支。根据小波变换多分辨率分析的特性和恒虚损处理自动检测原理,形成以小波恒虚损处理方法为核心的桥梁损伤自动检测理论。该方法通过拾取环境噪声作为参考噪声,与试验信号分别经相同小波滤波器输出后,形成统计量作为恒虚损率处理的输入参数,进而对奇异信号进行自动检测。该技术不需要无损桥梁相关资料,并可满足实时动态监测的要求。最后通过算例进行了验证。     

基于新奇检测技术的桥梁结构损伤预警方法

结构损伤预警是实现损伤检测策略的第一步,是进一步进行结构健康诊断的基础。大量的研究证明新奇检测技术可以较好地应用于结构的损伤预警。探讨了应用前馈BP网络(Feed-forward back-propagation network)实现新奇检测技术的方法。以结构的自振频率为作为网络的基本输入,对斜拉桥结构进行了损伤预警模拟研究。该方法的优点是不依赖于数值模型。对神经网络的训练仅需要健康结构的若干实测频率。模拟研究表明,该方法具有较高的实用价值。导致频率2.5%以上变化的损伤情况,均可给予预警。模拟了14种损伤情况,每种损伤考虑2种损伤程度。通过多指标策略,预警同时还在一定意义上指示损伤程度。     

基于模态分析理论和神经网络的斜拉桥拉索损伤识别研究

将振动模态分析和神经网络技术结合起来,以振动模态构造的损伤标识量作为神经网络识别输入的特征参数,进行结构健康监测。根据云阳长江公路大桥设计资料,考虑桥梁拉索结构的单构件损伤、2个构件损伤、3个构件损伤3类损伤工况,分别采用了模态频率、位移振型模态、曲率模态3种指标作为神经网络的输入参数,共建立9个BP神经网络模型进行了桥梁损伤识别的研究。研究结果表明基于振动模态分析理论和BP神经网络的桥梁损伤识别方法可用于识别斜拉桥拉索结构的损伤位置和损伤程度。     

考虑粗糙度影响的桥梁损伤识别间接测量方法

基于间接测量技术,采用国际标准化组织建议的功率谱密度函数（PSD）模拟路面粗糙度等实际因素在车桥耦合模型中的影响,提出一种通过检测车辆在桥梁上运行,并利用安装在检测车辆上的传感器所得的动力响应信号来识别梁弯曲刚度,进而进行结构损伤识别的间接测量新方法。考虑到应用该新方法过程中路面粗糙度等实际因素易产生不利影响,提出利用车频及车辆阻尼比相同的2辆检测车位移信号相减的方法来消除路面粗糙度产生的影响。首先通过理论推导对该方法进行理论验证,接着采用数值模拟的方法分别对采用该方法消除路面粗糙度影响的可行性、桥梁损伤位置识别的可行性以及损伤程度识别的可行性进行验证,最后采用该方法进行实桥实测试验。研究结果表明：所提方法可以有效消除路面粗糙度等实际因素对间接测量技术的不利影响,可以有效地识别梁弯曲刚度,进而达到桥梁损伤识别的目的,有助于推动基于动力测试的间接测量技术在桥梁结构损伤识别工作中的实际应用。     

应用移动质量法的结构损伤小波识别方法

为提高结构损伤识别的精度,充分发挥小波识别在特征提取、信号奇异性检测、信号降噪等方面的独特优势,提出采用移动质量多次检测法的结构损伤小波识别方法。该方法采用移动质量块在不同位置对桥梁进行多次测量,利用各次测量的频率值的变量来确定桥梁结构的其他模态参数,从而确定桥梁的局部单一和多处损伤情况。采用数值算例对该方法进行验证,结果显示,对简支梁的单一和多处损伤识别效果明显。     

钢筋混凝土简支T型梁桥损伤识别的数值模拟

针对实际工程中大量钢筋混凝土简支T型梁桥的损伤、老化问题,对这类桥型进行损伤识别理论的研究。在建立典型T型梁桥有限元模型的基础上,采用便于T型梁桥工程应用的柔度差指纹和损伤确定准则组合成新的识别流程,成功地对钢筋混凝土简支T型梁桥主梁的损伤识别进行了数值模拟。考虑现有检测技术的限制(有限测点及测试噪声的干扰),利用MONTECARLO方法量化了噪声干扰对识别结果的影响。模拟分析的结果揭示了对该桥型进行损伤识别的特点并为其实际的损伤辨识提出了建议。     

基于车辆响应的桥梁间接测量与监测研究综述

中小跨径桥梁量大面广且维护投入相对较少,如何实现快速、经济且准确的状态评估与损伤诊断是交通基础设施管理中亟待解决的关键问题.2004年,Yang等首创了基于车辆响应的桥梁间接测量法(也称"车辆扫描法"),因具有高机动性、快速、可连续测试等显著优点,在国内外备受广泛关注与推崇.为了推动桥梁驱车间接测量法的技术落地并探索其...