基于模态分析的结构损伤检测方法研究

为探讨基于振动模态分析的结构无损检测技术，把“频率变化平方比”应用于钢桁架这样的复杂结构，从理论上验证了该参数的变化是结构损伤程度和位置的函数。通过数值模拟证明了利用该参数对判断钢桁架结构的微小损伤效果显著，使发展新的，有效和简便的大型桁架结构的损伤检测方法成为可能。     

钢桁梁桥的损伤诊断研究

首先针对基于动力特性和人工神经网络的桥梁结构损伤诊断研究情况作了简要介绍,主要工作是将动力特性参数作为神经网络的输入数据,以改进的频率和振型动力特性组合指标参数对钢桁架简支桥梁结构进行了损伤识别,识别结果表明对钢桁架简支桥梁的损伤位置识别误差较小,对损伤程度的识别效果稍差,识别方法还需要进一步改进。     

基于健康监测的钢桁架桥低烈度地震响应研究

依托某铆合钢桁架双悬臂公路桥健康监测系统,针对桥梁主要部件的加速度、位移、倾角、应变等参数的地震响应数据进行特征研究分析。在地震响应条件下主要分析在2019年6月17—18日宜宾市5.0级及以上地震对依托工程桥梁的地震响应影响。主要结论：为区分低烈度地震效应与活荷载效应,报警控制信号可综合选用桥墩墩顶加速度、倾角(横桥向)、主梁挠度等传感器,利用其正常峰值上限与信号极值来识别低烈度地震效应影响等特殊事件;地震船撞监测可根据纵横向监测到的最大峰值超过活荷载响应峰值的4倍来判断桥梁的低烈度地震响应;跨中竖向挠度监测可根据监测到的最大变化值超过活荷载响应变化值的6倍来判断数据异常由低烈度地震引起。     

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...     

温度对结构模态参数的影响研究

在完成结构刚度矩阵计算的前提下,以桁架结构和矩形截面悬臂板为模型,利用有限元程序ANSYS进行建模,分析了不同类型的结构在温度变化作用下的响应,从而得知温度变化对桁架结构的模态参数影响不大,而对矩形截面悬臂板梁的模态参数有一定的影响.     

“桩—土”非均质系统弹性动力响应的数值分析及其应用

为了对“桩－土”非均质系统的弹性动力响应进行研究，根据桩侧土的非均匀性以及桩结构的缺陷特征，建立了一个“桩－土”非均质系统的动力学模型，并导出了其数值解。并以模型桩为计算实例，通过计算结果与实测曲线的对比，识别出桩土参数，用于评价桩结构的完整性。     

塔式起重机动力特性的模态综合法分析

塔式起重机一般由几个部分构成，而每一部分往往又是一个空间桁架体系，因而，整体结构的动力特性比较复杂，本文利用模态综合法，对结构进行简化处理，求得结构的整体动力特性和各独立部分的动力特性。     

桥梁结构的健康监测

概述 结构的健康监测是指利用现场无损测量信息分析系统的特性参数,包括结构的响应,以识别结构的变化,从而揭示结构可能的损伤或质量退化。测量结构的应变、位移、转角、速度等参数，是结构评估的基本手段，它应用于航空航天、船舶工程，机械制造等许多行业，在现代土木工程领域，主要应用在大中型重要桥梁及在旧桥承载能力的评估方面。     

大型钢桁架模型动力特性试验研究

通过大型变断面桁架模型的模态试验，阐述了试验原理，方法及实施步骤，研究了结构模型的试验模态参数特征，对理论计算模态结果与试验模态结果作了比较分析。     

基于隐马尔科夫模型的滚动轴承性能衰退评估

针对滚动轴承全寿命周期内健康状态的变迁和性能衰退的识别和评估问题,引入隐马尔科夫模型(hidden Markov model,HMM),利用Baum-Welch算法对滚动轴承全寿命周期振动信号数据进行建模,利用Viterbi算法解算和检验模型,最后通过Forward-Backward算法计算测试数据的概率分布;通过校验数据概率分布的隐含序列和观测序列分别表示状态变迁概率和性能衰退评估结果.研究结果表明:该方法能够快速解算滚动轴承状态迁移的概率分布,有效识别性能衰退状态,为预防性维修提供参考.     

基于曲率模态和神经网络的结构损伤诊断

基于神经网络算法，利用曲率模态参数对框架结构损伤定位和定量识别问题进行了研究和实例分析，分别用两种网络对结构损伤进行诊断，并用灰色理论对结构损伤进行了预测。结果表明，灰色理论能成功地对结构损伤进行预测，神经网络适用于此类损伤无规律对象问题的诊断。     

大跨度上承式钢桁架拱桥的地震损伤演化模拟

为评估大跨度钢拱桥在多维地震作用下的损伤状态,以一座铁路上承式钢桁架拱桥为研究对象,首先借助OpenSEES平台建立桥梁弹塑性纤维单元模型;接着选取“双参数”损伤指标和应变指标进行损伤评价;最后通过增量动力分析,从构件和全桥两个层面进行损伤评估,并对比两种指标对桥梁主要构件（钢管、钢管混凝土、钢筋混凝土）的适用性. 研究结果表明:基于变形和能量的双参数损伤指标比应变指标的评价结果会严重1～2个等级;相比于地震波纵向作用,大跨度钢桁架拱桥在横向地震作用时损伤更小,在峰值加速度（PGA）为1.5g时全桥仍处于轻微损伤状态;3种类型构件中,钢管构件损伤数量较多但是损伤程度轻,钢管混凝土构件（拱脚）损伤较早但是损伤程度轻,钢筋混凝土构件（交界墩）损伤最为严重,在抗震设计时,应对相应位置予以重视.      

大跨钢桁架悬索桥有限元模型实用修正方法

以沪蓉国道四渡河深切峡谷特大钢桁架悬索桥为工程背景,综合考虑悬索桥结构非线性与重力刚度因素影响,采用ANSYS的APDL语言编写桥梁模型修正优化程序,实现了有限元分析和模型修正的同步计算。通过对比不同的优化算法、不同的目标函数与不同的约束条件对模型修正效果的影响程度,并结合实测吊杆力数据和考虑伸缩缝刚度参数影响,提出了...     

基于支持向量机的桁架桥可靠度评估

针对桁架桥结构极限状态方程一般难以显式表达的特点,提出基于支持向量机的桁架桥可靠度评估方法。通过抽样,采用桁架桥有限元计算,利用支持向量机的非线性映射和泛化能力,建立随机变量与结构响应之间的函数关系,模拟结构极限状态方程,采用优化算法计算桁架桥可靠指标。研究表明:该方法对于评估桁架桥可靠度具有较高的计算精度,但随车辆荷载随机变量的离散性增加,桁架桥的失效概率显著增大。     

桥梁结构非线性模型修正研究综述

针对桥梁服役期间由于结构力学性能减弱从而表现出具有时变特征的非线性振动问题,在回顾非线性模型修正发展的基础上,分别从非线性系统识别、非线性模型修正方法和非线性模型不确定性量化3个方面入手,总结了结构非线性模型修正技术中存在的一些关键问题;结合复杂结构损伤识别、性能评估与安全监测等内容,对其在桥梁结构中的应用展开了讨论。研究结果表明:以固有频率和模态振型为代表的响应特征量仅能反映时不变结构的物理特性,对于非线性结构而言其力学性能随外激励作用而不断变化,基于线性系统特征量的模型修正方法不能很好地适用于具有明显时变特性的非线性结构;结构动力响应主分量的瞬时频率和瞬时幅值包含了振动响应信号的相位信息和幅值信息,可以较为全面地反映动力荷载作用下结构响应的非平稳特性,选择具有时变特性的瞬时特征量来构建目标函数能够更为合理地表征非线性结构的动力特性;不确定性模型修正方法通过综合利用实测响应数据,考虑了测量噪声、模型误差和数值计算方法等不确定因素的影响,提高了模型修正结果的准确性;复杂结构非线性模型修正过程中涉及的参数众多,计算量大,极大地限制了其在实际工程结构中的应用,因此,合理选择具有代表性的非线性模型参数以及提高模型修正的计算效率是当前亟需解决的问题。      

下承式预应力混凝土桁架桥自振特性研究分析

运用大型有限元通用软件ANSYS,对一座下承式预应力混凝土桁架桥的自振进行了有限元研究分析,得到了自振频率、振型等动力参数,分析了其振型特征;通过调整桁架桥的主要结构设计参数,分析了它们对自振特性的影响。桥梁实例有限元计算的自振特性数值和实测值较相近,能够基本反映结构的实际状况。通过对该类桥梁自振特性的研究分析,掌握了其基本的动力响应特征和主要的影响设计参数,可以指导设计,还可为桥梁使用过程中的健康检测和维护提供基础性数据。     

由桥梁动力响应识别过桥汽车参数的灵敏度方法

为了识别通过桥梁汽车的参数,提出了在灵敏度分析的基础上由简支梁桥动力响应识别过桥汽车参数的方法。将汽车抽象为两自由度五参数模型,用有限元方法计算桥梁的动力响应。从对未知参数的猜测值开始,由测试或模拟计算的动力响应用最小二乘法和规则化技巧识别过桥汽车参数,用邻近两次识别参数的百分相对误差(RPE)控制迭代过程的终止。由数值模拟结果可知,识别得到的汽车参数是令人满意的,其中质量的识别精度最高,表明该方法识别过桥汽车参数可行。     

基于车致振动的桥梁损伤识别

基于移动车辆引起的桥梁振动,采用模式识别的聚类分析方法对桥梁结构损伤定位及损伤程度估计进行了研究．应用车致振动理论计算不同预设损伤位置和损伤程度的桥梁结构在相同移动车辆作用下的动力响应,记录其在测试位置的响应,形成损伤模式库;将在测试位置实际测得的响应与损伤模式进行比较,并利用聚类分析的近邻法识别桥梁结构是否出现损伤、损伤位置及其程度．为直观有效地表示识别结果,分别以损伤位置和损伤程度为独立坐标轴,用等值线和响应云图的方式展示比较结果．以移动荷载匀速通过某简支梁为例,验证了该方法的有效性和鲁棒性．数佰模拟结果表明．该方法能够有效地估计桥梁结构的榀作付罟和榀作程摩．     

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。     

基于模态参数和神经网络的结构损伤检测

基于Levenberg—Marquardt规则BP神经网络算法,利用频率变化量和曲率模态参数分别对框架结构损伤定位和定量识别问题进行了研究和实例分析。结果表明．它们均能对结构损伤进行预测,BP神经网络适用于此类损伤无规律对象问题的诊断。