考虑温度效应的简支梁桥损伤识别方法研究

基于模态频率的损伤识别方法得到了广泛的应用,而温度往往会掩盖桥梁损伤造成的模态参数变化.通过建立简支梁有限元模型,改变混凝土弹性模量进行模态分析,得出了温度和损伤作用下的简支梁模态频率.结合BP神经网络,对温度影响下的简支梁桥损伤进行了有效识别.     

环境因素影响下桥梁模态参数变化规律研究

为深入探究运营期桥梁模态参数变化规律, 以浙江文泰高速洪溪特大桥通车后 12 个月的健康监测数据为基础, 分析了模态频率的环境因素影响特征。 首先对环境温度、 交通荷载、 模态频率以及阻尼比的监测结果进行统计分析, 然后进行模态参数变化的影响因素相关性分析, 最后建立多元线性回归方程。 该研究的主要目的是获取山区桥梁低阶模态频率和阻尼比随环境的变化关系, 明确模态参数与环境影响因素的相关性, 进而为结构状态进行有效评估打下基础。 结果表明: 结构温度是年周期成分上影响模态频率的主要因素。     

径向基网络在简支梁损伤识别中的应用

对简支梁进行损伤分析,研究不同损伤工况下的频率变化率和模态振型曲率变化,并采用径向基神经网络对结构进行损伤识别研究。研究中分别采用频率变化率、第1阶模态曲率变化、综合使用前3阶频率变化率和模态曲率变化3种方案。结果表明,基于动力参数和径向基网络的结构损伤识别方法能够准确识别结构的损伤程度;神经网络的输入参数选择对结果有较大影响,综合使用频率变化率和模态曲率变化方案的识别效果最好。     

曲率模态和柔度曲率对损伤的敏感性研究

以简支梁的损伤识别为例,用有限元方法进行建模和计算,比较分析了曲率模态和柔度曲率对结构损伤识别的敏感性.当梁发生损伤的类型不同时,损伤部位对未损伤部位的影响以及各处损伤部位间的相互影响不同,导致曲率模态或柔度曲率对损伤的敏感性有时会下降,单独用一种方法不能准确地识别结构的损伤,应综合运用两种方法对损伤进行识别;而且这两种方法能互相补其不足,可以更有效的对结构的损伤进行识别.     

综合识别指标在桥梁结构损伤识别中的应用

提出一种应用振动模态频率变化值和静力位移变化值之比而建立的综合识别指标对桥梁损伤进行分析与评定.试验结果表明,应用该方法能够对损伤的位置和程度进行准确的定位和评估.既安全又方便,可为现在的桥梁检测提供参考.     

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。     

蒙特卡罗法在桥梁损伤识别中的应用

以桥梁结构损伤识别为研究对象,采用模态应变能损伤识别与蒙特卡罗法相结合的方法,讨论了测试噪声对桥梁结构损伤定位的影响。在分析过程中对模态的阶数、单损伤、多损伤及损伤部位等进行了研究,依据噪声影响下的模态应变能变化率定位结构损伤。以某连续梁桥为例验证了方法的有效性,利用蒙特卡罗法进行了1万次的计算,得到在不同损伤程度、不同损伤位置随测试噪声水平变化的识别率。研究结果表明,损伤识别率更能表征损伤识别方法,且符合工程实际需要。     

温度变化下基于固有频率聚类分析的空间网格结构损伤诊断

固有频率是损伤诊断方法提取的主要动力特征之一,其不仅与结构本身刚度有关,还极易受温度等环境因素的影响。提出了一种环境温度变化下基于固有频率聚类分析的空间网格结构损伤诊断方法。首先对结构固有频率的环境温度影响原理进行了公式推导,据此以一网架结构为研究对象,模拟了温度变化与损伤共同作用下的固有频率数据;进而对固有频率进行主成分分析(PCA),提取主成分重构残差进行模糊c均值聚类(FCM),实现结构损伤诊断。研究结果表明:环境温度通过引起热变形、改变材料特性和产生温度内力对固有频率产生影响;固有频率随温度变化的日常波动,将直接影响损伤的准确诊断,通过PCA-FCM聚类分析可在损伤诊断过程有效排除环境温度因素干扰,在健康基线未知情况下对损伤是否发生进行判别,并能对损伤程度进行准确识别。     

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。     

环境温度对三塔两跨悬索桥结构静动力特性的影响

以泰州大桥为对象,分析了整体结构温度变化对于三塔两跨悬索桥结构静动力特性的影响.从Euler-Bernoulli梁出发,导出了杆件单元的内力变化后的动力特性分析等效刚度表达式.通过温度变化后大跨桥梁的静力分析,得到构件单元内力增量,计算等效刚度,进而计算温度变化后的动力特性.利用ANSYS的二次开发功能,编制了相应的宏命令和分析模块,分析了结构整体温度变化对大桥动力特性的影响.结果表明：环境温度变化对于泰州大桥结构静动力特性影响明显,温度的变化与大桥自振频率的变化呈反比关系.在进行大跨桥梁试验模态分析,以及结构损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响.     

基于模态应变能和BP神经网络的混凝土框架结构损伤识别

采用模态应变能变化率和BP神经网络的两步损伤识别方法,对钢筋混凝土框架结构进行损伤识别研究.首先,利用单元的模态应变能变化率作为结构损伤定位因子,运用通用有限元ANSYS的APDL语言编制程序,计算模态应变能变化率;然后,利用BP神经网络进行损伤程度识别.该方法将二者优点相结合,并克服了单纯利用模态应变能难以准确计算损伤程度以及单纯利用BP神经网络样本巨大的困难.数值仿真结果表明,该方法适用于框架结构的损伤识别.     

既有多梁式桥梁的损伤识别

讨论了利用量测的柔度矩阵定位损伤的方法。分别选用模态柔度和模态柔度曲率两种方法对多梁式T型梁桥的损伤识别进行研究;并定性分析了测试噪声对损伤识别结果的影响。为反映实际多梁式桥梁的损伤识别情况,采用符合实际多梁式桥梁结构构形的计算模型模拟结构损伤。通过一个简支多梁式T梁桥的数值试验验证了所提方法的可行性。结果表明在量测模态与频率数不多的情况下,所讨论的方法可用于识别多梁式桥梁的损伤。     

既有多梁式桥梁的损伤识别

讨论了利用量测的柔度矩阵定位损伤的方法。分别选用模态柔度和模态柔度曲率两种方法对多梁式T型梁桥的损伤识别进行研究;并定性分析了测试噪声对损伤识别结果的影响。为反映实际多梁式桥梁的损伤识别情况,采用符合实际多梁式桥梁结构构形的计算模型模拟结构损伤。通过一个简支多梁式T梁桥的数值试验验证了所提方法的可行性。结果表明在量测模态与频率数不多的情况下,所讨论的方法可用于识别多梁式桥梁的损伤。     

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。     

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特征,讨论了基于模型的损伤识别中固有频率、模态形状、曲率模态等与模态参数有关方法的优缺点;分析了基于响应信号方法的应用现状和发展趋势,并阐述了模型修正和优化技术在结构损伤识别中的应用;重点分析了车辆关键部件故障诊断与监测中损伤识别技术的实施,讨论了结构振动损伤识别技术在未来轨道车辆智能运维策略中的主要发展方向,展望了未来轨道车辆部件的状态检修策略和智能运维技术。研究结果表明:轨道车辆的智能运维应该充分考虑结构振动损伤识别技术与人工智能等新技术的结合;大数据驱动的结构振动损伤识别技术能够更好解决车辆状态实时监测的技术难点;考虑复杂环境因素对轨道车辆结构部件损伤识别技术的影响,需要不断完善基于耦合振动效应的结构振动损伤识别技术及方法。      

利用Ansys进行网架结构损伤诊断的数值模拟研究

利用结构动力参数的改变对空间钢网架进行损伤分析，其中许多指标对损伤并不敏感.文中通过结构有限元分析软件ANSYS得到网架结构位移模态分析数据，采用杆件轴向应变变化率的模态分析技术针对不同损伤状况的钢结构网架进行损伤识别，能够较为准确地诊断出网架杆件的损伤位置．     

中低速磁浮车辆-桥梁耦合系统动力性能试验

为探究中低速磁浮车辆-桥梁耦合系统的振动特性,对其在上海临港中低速磁浮试验基地开展了现场动力学试验,研究了车速和桥梁结构形式对耦合系统动力响应的影响;试验车辆采用(悬挂)中置式悬浮架,试验桥梁为25 m混凝土简支梁和25 m钢结构简支梁;为明确2种桥梁的固有振动特性,对其进行了模态测试;提取了不同工况下车辆-桥梁耦合系...     

基于环境激励的桥梁模态参数识别

深入研究基于环境激励的模态参数识别方法的原理及特点,归纳分析了基于环境激励的模态参数识别方法的优点,并借助一定的桥梁实例分析,对基于环境激励的模态参数识别方法进行了深入的研究,为基于环境激励的桥梁模态参数识别的研究和发展奠定了坚实的基础。     

基于监测数据标准场构建的桥梁结构 状态评估方法研究

文章在分析基于健康监测的桥梁结构状态评估中所存在的主要技术瓶颈的基础上,提出了一种基于健康监测数据的桥梁状态标准场分析方法,通过将多维、强耦合的桥梁环境影响分解为一系列波动范围较小的环境标准场,然后在各标准场内对结构响应指标进行观察,从而减小了环境因素对观测结果的影响。该方法有利于将高维、复杂问题简化为低维、简单问题,便于充分利用健康监测所获得的大量数据,通过同一位置不同时间测量结果的变化来识别结构状态。     

基于工作应变模态的管道损伤识别试验研究

为了检测管道损伤、进行实时安全评估和长期寿命预测,防止管道事故发生,利用振动损伤检测方法,针对管道的一维性质,推导了求解管道损伤应变模态差分公式,建立定位损伤、确定损伤程度的直接指标数学模型.对3根管道进行不同损伤工况下的物理模型试验和损伤识别分析,结果表明:管道固有频率最大变化率仅为6.71%,固有频率作为全局性参数用于结构损伤诊断存在模态频率识别效果不明显且信息量较少的局限性;应变模态敏度比差值在损伤区域出现明显的突变,能直观准确地识别管道损伤.