基于复变量求导及Levenberg-Marquardt法对梁的损伤识别研究

文中结合复变量求导方法,利用Levenberg-Marquardt算法,构建了一种损伤识别模式,并以此实现对简支梁结构的损伤识别。该模式以单元弹性模量的减少模拟损伤,采用有限元方法获得结构的振动加速度响应,构造用振动响应与计算响应差值的最小二乘函数作为目标函数的识别依据。在识别过程中,采用Levenberg-Marquardt算法进行弹性模量的迭代计算,引用复变量求导法解决在识别过程中灵敏度计算困难的问题,并通过极小化目标函数求得损伤的弹性模量。分析了不同工况中有无噪声条件下梁的损伤识别效果。数值算例表明,该方法具有一定的鲁棒性。     

温度对钢筋混凝土简支梁模态频率影响机理的研究

准确的模态频率测试是基于动力特性损伤识别的基础,而环境因素(特别是温度)会引起模态频率显著变化,造成损伤识别方法失效。文中以钢筋混凝土简支梁为研究对象,通过定量对比混凝土弹性模量、几何尺寸、边界条件、温度自应力变化对模态频率的影响程度,阐明了温度影响钢筋混凝土简支梁模态频率改变的内在机理。结果表明,混凝土弹性模量的温度依存性是造成模态频率变化的主要原因。     

基于温度影响的简支梁桥损伤识别的研究

近年来,基于振动的桥梁损伤识别成为土木工程的研究重点,而环境因素对模态参数的影响越来越引起人们的关注,温度是影响模态频率的主要环境因素。本文利用有限元软件ANSYS进行模态分析得出了不同温度下桥梁的模态频率值,实现了考虑温度影响的桥梁损伤位置和程度的定量识别。     

基于相对小波熵和神经网络的结构损伤识别

建立接触的几何非线性简支梁模型模拟损伤裂缝的开合,计算在脉冲激励作用下简支梁完好状态机损伤状态下各节点的加速度响应,分析了损伤简支梁相对于完好梁的相对小波熵,以此有效识别简支梁损伤情况及预判损伤程度;结合BP神经网络,以不同工况下对应的相对小波熵值作为输入进行训练,利用BP神经网络较强的非线性能力及容错性对损伤位置、损伤程度进行准确判断.识别结果表明了相对小波熵指标在结构损伤检测中的有效性及实用性.     

基于均匀荷载面曲率差与模糊隶属度的简支梁损伤识别方法研究

桥梁结构在运营过程中受到外界环境、车辆荷载与自然灾害的影响,不可避免地出现材料性能退化与结构损伤,及时、有效地识别桥梁结构既有损伤,对保障桥梁运营安全具有重要意义。针对现有损伤识别方法准确性低、计算繁琐等不足,以简支梁为研究对象,提出了简支梁两阶段损伤识别方法。首先,采用模态分析提取简支梁前三阶竖向振动模态频率与振型,构建均匀荷载面曲率差进行损伤定位;其次,以典型损伤状态下的均匀荷载面曲率差作为损伤等级中心,计算测试工况均匀荷载面曲率差到损伤等级中心的隶属度,利用模糊隶属度判定测试工况的损伤等级。简支梁数值模型损伤识别结果表明,提出的两阶段损伤识别方法能够有效识别简支梁损伤,具有较高的准确性。     

基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况,建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程;采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型,通过与试验数据对比进行模型标定,计算了各工况下活塞温度场及应力;采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测,采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明:采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测;活塞冷却油腔位置处寿命最低,但可满足柴油机考核使用要求。     

盘式制动器制动噪声影响因素的有限元分析

盘式制动器的制动振动噪声是一个复杂的非线性动力学问题。文章利用有限元软件建立了基于面接触的有限元模型,克服简单利用弹簧来模拟接触的不足,通过复特征值分析预测制动噪声。通过改变摩擦因数、制动力、阻尼及温度等参数,建立了符合实际工况的制动器有限元模型,并分析这些参数对系统稳定性的影响。结果表明降低温度、减小摩擦因数、减小制动力和增大阻尼可以减小制动器的制动噪声。     

基于影响线二阶导数的结构损伤识别方法研究

提出建立基于位移影响线的简支梁结构损伤识别方法。该方法应用力学公式对损伤前后钢筋混凝土简支梁模型进行数值分析计算,得到位移影响线及其1、2阶导数,据此对损伤前后简支梁进行损伤位置及损伤程度的判别,模拟计算证明采用该方法进行结构损伤识别具有有效性。另外,应用位移影响线对一座简支T梁刚度变化状况进行识别,进一步证明采用位移影响线对结构刚度变化进行识别的可行性。     

基于BP神经网络的中等跨径桥梁损伤识别探讨

针对中等跨径桥梁中的损伤识别不敏感问题,运用BP神经网络进行中等跨径桥梁结构损伤识别。利用MIDAS/Civil分别建立三跨连续变截面箱梁完好及不同损伤状态下有限元模型,分析桥梁不同状态下的特征值,发现中等跨径桥梁对结构损伤的敏感性依次为振型竖向位移固有频率;将参数化的结构固有频率及振型作为BP神经网络的输入、损伤位置和损伤程度作为输出进行神经网络训练,对各工况下损伤位置和损伤程度进行识别,发现识别效果较差,通过获取中等跨径桥梁的自身特性,利用BP神经网络难以识别结构损伤,需探索合适的损伤识别参数及适用于中等跨径桥梁的方法。     

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析来识别损伤工况,再通过损伤程度与标准索力均值差之间的关系确定损伤程度。在单损伤工况分析的基础上,通过任意两种单损伤工况的损伤向量与它们的组合损伤向量之间的线性关系可确定组合损伤工况。所识别的损伤程度:整体老化5%以内,索损伤10%以内,其他构件损伤20%以内;其中,单损伤工况与程度均能识别,损伤程度误差大多在10%以内;对于大多数组合损伤只能识别工况不能识别程度。综上表明:基于索力构建损伤向量的损伤识别具有显著的可行性。     

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。     

桥上Rheda 2000无砟轨道轨下基础模态分析

采用有限元分析方法,建立桥上Rheda 2000无砟轨道轨下基础三维有限元模型,进行动力学的模态分析,获得了轨下结构前十阶自振频率和主振型,分析了不同桥梁弹性模量对自振频率的影响。结果表明,弹性模量越大,结构自振频率越大。     

基于车致桥梁响应和L1正则化的损伤识别研究

桥梁损伤识别是典型的反问题,通常需采用正则化手段求解。基于L₁正则化的损伤识别方法能很好地利用损伤所具有的稀疏性,在桥梁监测领域得到了广泛的应用。此类方法通常利用频率和振型的变化作为判断损伤的依据,然而实际测试中可获得的频率阶数有限、振型测试精度低,严重影响其效果。采用移动荷载激励下的桥梁动力响应,提出一种基于有限元模型修正技术和L₁正则化的损伤识别方法。首先,采用数值算例系统比较局部损伤导致的桥梁频率变化与车致桥梁动力位移-时间曲线面积变化情况,结果表明相比于频率变化,车致桥梁动力位移-时间曲线面积的变化更适合用于损伤识别。其次,提出基于有限元模型修正技术和L₁正则化的桥梁损伤识别方法。将桥梁有限元模型中的单元刚度折减因子作为待修正参数,以模型计算和实测车致桥梁动力位移-时间曲线面积的差值最小为目标函数,并引入L₁正则化优化求解,识别桥梁损伤。然后,采用包含单损伤和双损伤工况的简支梁和连续梁数值算例,验证所提方法的有效性,并分析测试噪音、移动荷载速度不均匀和桥梁刚度分布不均匀对识别结果的影响。最后,制作移动车辆和简支梁桥的试验模型,进行移动荷载试验。研究结果表明：提出的损伤识别方法能够较准确地识别桥梁单损伤的位置和程度,但随着损伤数目的增多,其有效性有所下降。     

移动荷载位置对梁裂缝识别的影响研究

利用小波分析方法对移动荷载作用下存在损伤的简支梁进行识别.通过减小弹性模量模拟存在的裂缝,然后分别提取不同时刻梁的各点位移信息和梁不同位置处某点位移随时间的变化曲线,利用Mexican Hat小波对采集的信号进行连续小波变换,讨论了荷载作用在不同位置时,损伤位置处的Lipschitz指数变化情况.同时还讨论了荷载以不同速度移动时对不同位置点处Lipschitz指数的影响和相向移动荷载对损伤识别作用的影响.     

径向基网络在简支梁损伤识别中的应用

对简支梁进行了损伤分析,研究了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了损伤识别研究,研究中采用了三种方案:仅利用频率变化率;仅用第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.结果表明,基于动力参数和径向基神经网络的结构损伤识别方法能够准确地识别结构的损伤程度,神经网络...     

高强化柴油机铸铁缸盖承载特性研究

研究了某柴油机铸铁缸盖结构温度和应力随时间的变化行为,明确热-机械载荷作用下缸盖的承载规律,为缸盖寿命预测模型建立提供依据。首先建立了缸盖有限元分析模型,利用实测温度和应力数据对模型进行了标定,进而基于该模型计算了标定工况及怠速与标定工况交替变化条件下缸盖温度和应力的变化规律。仿真结果表明:缸盖最高温度和最大热应力出现在鼻梁区域;在工作循环内,缸盖火力面温度波动幅值在30℃以内,由此引起的波动热应力相对定常热应力较小,但相对高频气体应力较大,故在火力面高周疲劳校核过程中必须考虑其带来的影响;在怠速和标定转速交替变化工况下,鼻梁区载荷变化最明显,温度与应力呈现反相状态,应力幅值较高,该区域易发生低周疲劳损伤。     

温度对空心薄壁高墩稳定性影响研究

以内蒙古G209线贾家湾大桥空心薄壁高墩为例,采用大型有限元软件MIDAS建立了有限元模型,并对其进行了4种不同温度工况下的线弹性和几何非线性稳定性分析,得到了考虑几何非线性影响的稳定性分析结果比线弹性情况低,且同一温度荷载作用下高墩的顺桥向较横桥向更容易失稳,故施工中有必要增加贾家湾大桥顺桥向的刚度。     

基于小波分析的PC连续刚构桥损伤识别研究

为了深入对PC连续刚构桥的损伤识别进行研究,以小波变换为工具,结构曲率模态为信号,利用结构损伤前后的曲率模态小波系数差作为损伤识别指标,对一四跨PC连续刚构桥进行了损伤识别,研究并探讨了损伤识别指标在连续刚构桥单损伤、多损伤工况下的适用性。在单损伤工况下,损伤识别指标具有良好的敏感性和适用性,能够准确的定位损伤,并能根据损伤程度和损伤指标信息建立回归方程,对损伤程度进行估计;在多损伤工况下,随着损伤程度的增加,由于各部位特性受损伤的影响程度不同,采用整体识别时出现的伪信息,对结构损伤识别造成影响,因此提出对PC连续刚构桥进行基于损伤识别指标的分段识别方法,能有效的避免损伤识别中的误判和漏判现象。     

基于遗传算法和支持向量机的汽车行驶工况识别

为了提高支持向量机算法应用在行驶工况识别上的准确率,提出一种基于遗传算法优化策略.基于主成分分析理论对实车采集的4种典型城市工况载荷谱数据提取特征参数,并以此作为识别模型的输入参数,然后通过网格搜索法确定参数寻优空间,再由遗传算法在此范围内精确寻优.仿真试验结果显示,运用这种基于遗传算法优化支持向量机建立的识别模型分类识别精确度比之前提高了3.44％.     

等效声源声功率与声线跟踪技术用于汽车车外噪声预测研究

汽车车外噪声的控制越来越严苛,仅通过后期样车测试优化已难以满足车型开发的时间和成本要求。本文通过近场声传函技术,构建了主要声源与近场接收点的声学传递模型,推导了声源声功率、近场声传函和接收点声压级之间的关系,进而获取到声源在实际运行工况下的声功率。同时,建立了整车及车外噪声接收点模型,整车声源基于声功率定义,采用声线追踪技术进行了车辆车外噪声预测分析,并通过试验方法对车外噪声预测结果进行了验证,确认了本文方法的可行性。基于此方法,可快速预测与识别车辆在不同工况下车外近场与远场噪声水平,以及不同空间位置的声场分布特征,在车辆早期阶段为车辆车外噪声的风险评估、预测、分析与优化方法提供了新的参考。