基于子结构模型剪切型框架结构损伤识别

提出了适用于剪切型框架结构的损伤定位和损伤定量识别方法。首先,用剪切型框架结构的运动方程和中心差分法确定子结构的划分方式;然后,根据子结构的输入输出关系和已知输入自回归移动平均(autoregressive moving-average with exogenous inputs,简称ARMAX)模型的对应关系,提出了利用子结构输入输出数据建立ARMAX模型的定阶方法;最后,利用子结构ARMAX模型系数向量的马氏距离来构造损伤识别指标,并选用受试者工作特征曲线下面积和Bhattacharyya距离进行损伤部位和损伤程度的识别。模拟算例和试验表明,提出方法能准确识别剪切型框架结构的损伤部位和损伤程度的相对大小,且具有较好的抗噪性能。

基于约束最小二乘法的剪切型框架结构损伤识别新方法

针对现有基于模态驱动的损伤识别方法在定位和定量方面的不足,提出了一种适用于剪切型框架结构的损伤识别算法。根据结构动力学特征方程,推导了剪切型结构的单元损伤系数方程,建立起单元损伤系数与损伤前后结构模态参数之间的关系;根据剪切型结构的单元损伤系数方程和约束线性最小二乘法,提出了一种适用于剪切型框架结构的损伤识别新指标,可以利用较少的模态阶次直接进行损伤的定位和定量识别。最后利用一个6自由度数值模型和试验室3层框架试验验证算法的有效性。

剪切型框架结构损伤的两步检测方法

针对剪切型框架结构提出了分步损伤检测的方法.通过包含较大测量误差的结构一阶振型斜率的变化来判别损伤位置,损伤位置的判别可大大减少待识别参数的数量.理论推导证明,当剪切型框架结构发生损伤时,损伤单元振型斜率的变化大于零,由此可判别损伤位置.在判别出损伤位置的基础上,利用能够较准确获得的结构前几阶固有频率作为神经网络的输入,建立损伤程度识别神经网络,进行结构损伤程度的识别.数值分析表明,该方法能够有效实现剪切型框架结构的损伤检测,并具有很高的计算效率和计算精度.

剪切型框架模态参数的损伤敏感性分析

探讨了剪切型框架结构模态参数对损伤的敏感性,有助于进行进一步的结构损伤识别。从结构的固有振动方程出发,根据剪切型框架结构刚度矩阵特性,导出了结构固有频率、振型和振型斜率的敏感性系数表达式。对一个10层剪切型框架结构的数值分析表明,对于绝对敏感性系数,高阶模态参数比低阶模态参数对损伤敏感;对于相对敏感性系数,同一阶频率对不同处损伤的敏感性及不同阶频率对同一处损伤的敏感性均不相同;振型和振型斜率相对敏感性系数的最大值一般发生在最靠近振型节点的自由度处和振型斜率绝对值最小处,不能反映结构的损伤位置信息。

剪切型框架损伤定位的比较研究

比较了剪切型框架结构几种损伤定位指标,包括振型曲率、残余力向量、柔度矩阵和一阶振型斜率的有效性。通过一个10层剪切型框架结构的数值分析表明,振型曲率的改变不能正确识别结构损伤位置;残余力向量能够识别结构损伤位置,但需要预先获得结构完好状态下的刚度矩阵;柔度矩阵的改变能够识别结构损伤位置,但必须获得结构完整模态,包括难以准确测量的高阶模态;利用结构一阶振型斜率的改变能够克服上述缺点,可简便、准确地识别结构损伤位置。

用位移递归法对剪切型框架结构进行时程分析

采用位移递归法 (DRM法 )对高层建筑剪切型框架结构的水平地震作用下的弹性和弹塑性时程分析的可行性进行了探讨 ;并通过算例与数值方法Wilson -θ法作了比较并得出了可行的结论 ;

框架结构损伤定位的比例柔度矩阵分解法试验研究

提出了基于比例柔度矩阵LU分解的结构损伤定位方法。该方法从结构振动响应入手,首先识别出结构前几阶模态振型和频率,构建结构比例柔度矩阵;然后对损伤前后的比例柔度矩阵差进行LU分解;最后基于U矩阵和曲率方法构建损伤指标对损伤进行定位。基于某20层框架结构进行了数值模拟损伤定位研究;并在实验室设计、建造一个6层集中质量剪切型框架模型,基于该模型分别进行了振动台试验和脉冲激励试验。模拟和试验下的单损伤和多损伤工况结果均表明:提出的方法能准确地对结构损伤进行定位。该方法只需要损伤前后测点的振动响应数据,不需要结构有限元模型,避免了复杂的结构有限元模型建模和模型修正工作;并且构建一个满足精确度的比例柔度矩阵只需要结构的前几阶低阶模态参数,而低阶参数的识别准确性相对较高,这些优点均为该方法的工程应用奠定了基础。

随机激励下用分形维数曲率差概率法定位损伤

针对简支梁提出了脉冲或阶跃激励下基于分形维数波形曲率差概率的损伤定位方法,然而在工程中这类激励有较大的局限性,为此,研究了方法在基底承受随机激励的结构上的适用性。从分形理论入手提取结构加速度的特征量,结合曲率差法对各测点特征量进行处理,最后引入多次识别结果的统计分析值(损伤概率)作为损伤判断和定位依据。基于最基本的质量-弹簧-阻尼系统模拟研究了某20自由度系统在基底白噪声激励下的单、多损伤工况,设计、建造一个6层集中质量框架模型,并基于它的振动台试验进行验证。结果表明,基底随机激励下该法能准确地对结构损伤进行定位,具有非常好的抗噪性,并且该法不需要结构有限元模型。