基于有限元的损伤结构功率流可视化研究

基于有限元法对裂纹损伤结构的功率流进行可视化研究。引入结构声强的概念,给出有限元壳单元和实体单元中结构声强的表达式。给出流线可视化的概念,并应用到结构声强流线的可视化中。利用1/4点单元法来模拟裂纹,计算得到了裂纹结构在不同裂纹参数和不同激励频率下的位移响应矢量图、声强矢量图和流线图。实现了结构表面能量分布、传播以及在裂纹位置周围的分布的可视化,为掌握振动能量在损伤结构的分布、损伤的识别提供了新的手段。

地震后有损伤结构的耗能减震加固设计

本文利用国内外结构被动控制研究的最新成果,针对震后有损伤结构提出了一种新的抗震修复策略,即采用耗能减震装置进行结构的抗震修复和加固,并在文献[1]所提震后有损伤结构恢复力骨架曲线建立方法的基础上,通过研究修复前、后结构恢复力的变化,给出了震后有损伤结构抗震加固设计的具体步骤。

损伤结构的曲率模态分析

基于结构有限元分析软件 ANSYS得到的结构位移模态分析数据 ,针对具有不同损伤状况的悬臂梁进行了结构曲率模态分析。研究结果表明 ,曲率模态分析技术不仅能准确诊断悬臂梁损伤位置 ,而且可以判断悬臂梁的损伤程度。仿真结果表明 ,本文提出的曲率模态幅值突变系数与结构损伤程度之间具有较好的线性相关性。

多部位损伤结构概率疲劳寿命预测方法与模型

结构疲劳失效是一种具有高度不确定性的现象,多部位损伤结构疲劳失效更是如此。含有多个薄弱环节(通常是可能发生损伤的高应力部位)的结构相当于多个只含有单一损伤部位的单元串联构成的系统。应用精确的系统可靠性建模方法,用各损伤部位疲劳寿命的次序统计量和极值统计量表示结构寿命分布,建立了多部位损伤结构的概率寿命预测模型。这样建立的模型自然地反映了不同损伤部位之间的失效相关性。试验结果及算例均显示,多部位损伤结构的疲劳寿命明显低于按其中一个损伤部位(即便是最薄弱部位)计算的寿命。

偶然灾害下海洋平台损伤结构体系可靠性分析

为了评估偶然灾害作用下海洋平台的安全性,提出损伤平台的体系可靠性评估方法.考虑结构-桩-土的非线性相互作用,运用非线性逐步倒塌分析方法,建立偶然灾害作用后的海洋平台损伤结构在极端环境荷载作用下的承载能力计算模型.结合蒙特卡罗法,进行了体系可靠性评估.该方法应用于BZ28-1南平台的体系可靠性评估中.结果表明,受爆炸作用后的平台损伤结构的体系可靠度与原结构较为接近,爆炸对平台的整体性能影响较小;而火灾作用后的结构体系可靠度远小于原结构,是造成海洋平台结构整体破坏的主要原因;海洋平台以3.0×10-3的结构失效概率为大修准则.

损伤结构的实验曲率模态研究

为探讨基于振动模态分析的结构无损检测技术 ,把曲率模态应用于单向板这样的承弯结构 ,从理论上验证了该指标的变化是结构损伤程度和位置的函数。通过有限元数值模拟和单向板破坏实验 ,证明了利用该指标对判断承弯结构的损伤效果显著。该方法的进一步完善使利用振动诊断技术对大型结构进行无损检测成为可能。

损伤结构弹塑性抗震性能分析及评价

综述结构弹塑性动力响应分析的方法、理论模型,以及地震作用下钢筋混凝土结构破坏准则.在分析结构弹塑性动力分析及其评价存在问题的基础上,提出其动力分析及评价关键技术.根据结构滞回运动中损伤退化累积释放弹性能与累积塑性变形能的关系,导出累积释放弹性能-位移关系函数.介绍以累积释放弹性能指标建立结构损伤程度评价模型、结构延性评价模型及相应的结构破坏准则新思路,并应用于解决结构基础隔震、减振耗能、振动控制和与非线性振动有关的工程问题.

UV固化复合材料快速修复金属损伤结构

UV固化不仅可以使复合材料快速固化,而且不需要高温,能避免残余热应力的产生,在应急抢修中比通常的热固化复合材料更具优势。本文采用UV固化的方法实现了损伤金属结构的快速修复,分析了复合材料补片的铺设层数、长度以及损伤结构表面处理对修复效果的影响。

多位置损伤结构疲劳寿命的试验研究及分析

多位置损伤(Multiple Site Damage,MSD)是老龄飞机在服役期间的一种重要损伤形式,其典型结构表现为含孔边裂纹的有限板结构。文章对典型MSD结构进行了疲劳试验研究,旨在通过观察其裂纹扩展和疲劳寿命的情况,得到一系列具有工程应用价值的结论。试验结果表明,多位置损伤会使结构剩余强度明显降低、裂纹扩展寿命显著缩短,对飞机结构的安全性形成极大威胁,认识MSD的裂纹扩展规律有着重要的理论意义和工程实用价值。

损伤结构的动力性能变化研究

在悬臂梁不同部位做出不同程度的损伤,建立结构的一系列损伤工况,通过振动实验,先分析不同工况下结构的动力特性—固有频率的变化规律,再施加正弦荷载,分析不同工况下结构的动力响应的变化规律。对各种工况的结果进行比较分析后,得出悬臂梁结构在受到损伤后,其动力特性和动力响应的变化情况。

损伤结构承载力的估算方法

在前人试验研究成果的基础上 ,将模糊数学理论和广义量化分析原理有机地结合起来 ,建立了损伤结构承载力估算的模糊广义量化模型 ,即首先对损伤结构的破损状况进行模糊综合评估 ,得到模糊评价集 ,然后利用广义量化分析原理建立其承载力与模糊评价集之间的量化关系。

改进的小损伤结构动力学有限元建模方法

在遗传算法或神经网络方法识别结构损伤位置和程度时,都是基于少量的在线测量的损伤结构振动响应数据和大量的模型仿真数据来实现的,因而建立高效和精确的损伤结构动力学有限元模型,以便仿真获得损伤结构的大量动力学响应数据是十分重要的基础前提工作。本文针对ANSYS结构分析软件在建立结构小损伤有限元动力学模型存在两个关键问题,结构损伤处直接网格划分的计算结果误差和网格节省问题,以结构损伤振动检测的实际需要为出发点,提出了建立含小损伤结构的ANSYS动力学建模技术,研究了结构局部小损伤及其位置与所在处单元刚度矩阵变化的数量关系。

比例损伤结构的两阶段损伤识别研究

为了提高结构的多损伤识别效率,提出一种先利用归一化条件下的模态应变能变化进行结构损伤定位,然后再利用改进的频率变化法进行损伤定量的两阶段损伤识别方法。该方法首先对损伤前后的单元模态应变能进行归一化处理,提出基于归一化条件下的模态应变能变化率的损伤定位指标并对结构进行准确的损伤定位识别;其次,在确定损伤位置的基础上,建立了只跟损伤单元数目相关的基于比例损伤模型的损伤定量方程,并用最小二乘技术进行损伤程度的求解。为了验证所提方法的有效性,以一个单跨6节平面桁架结构为例进行数值模拟。仿真结果表明,所提方法不但可以准确地识别出结构的损伤位置和程度,而且对测量噪声具有较强的鲁棒性。

树脂胶泥埋筋法加固损伤结构

钢筋混凝土结构受碳化效应的作用,影响混凝土构件的耐久性,用树脂胶泥埋筋法进行加固,使其达到混凝土构件使用年限的要求,解决混凝土构件耐久性的问题。

金属损伤结构的再制造胶粘修复技术研究

通过建立含有中心裂纹损伤的Q235B钢板再制造胶粘修复有限元模型,引入应力强度因子下降率的概念,讨论复合材料补片材料、几何尺寸、胶层厚度以及单面双面胶粘对修复效果的影响。结果显示,选用硼/环氧树脂作为补片材料,增加复合材料补片的宽度、厚度,合理减小胶层厚度,并采用双面胶粘,可以明显提高修复效果,为工程实践中再制造胶粘修复方案的设计提供理论指导。

光固化复合材料快速修复金属损伤结构

讨论了复合材料粘接修复损伤金属结构相对传统机械修理方法的优点和不足。光固化不仅可以快速实现复合材料固化，而且可以不需要高温，可以避免残余热应力的产生，比通常的复合材料粘接修理更具优势。采用光固化的方法实现了损伤金属结构的修复，分析了铺设层数和表面处理对修复效果的影响。

基于自训练半监督神经网络的结构损伤识别

为解决结构损伤识别中标签样本不足的问题,提出一种基于自训练半监督神经网络(self-training semi-supervised neural networks,SSNN)的结构损伤识别框架,该框架利用自训练半监督方法对多层感知机(multilayer perceptron,MLP)神经网络进行训练,从无标签样本中挑选置信度高的样本标注伪标签,扩大样本训练集,并采用归一化频率变化率和损伤特征指数作为输入特征,用于识别结构损伤。首先,介绍自训练半监督学习的基本理论和方法;其次,从神经网络构建、损伤特征提取、分类器评估等方面,给出结构损伤识别流程;最后,通过空间桁架的数值案例及3层框架的试验数据,验证所提出的损伤识别方法。结果表明:自训练半监督学习能够从无标签样本中选取置信度较高的样本,为损伤识别提供更充足的有标签样本;在标记样本不足的条件下,SSNN比MLP神经网络的损伤识别效果更好;相较于MLP神经网络,SSNN在单一位置损伤工况下,识别准确率提升约4%,2个位置损伤识别准确率提升约9%。

基于多标签卷积神经网络的结构损伤识别

准确识别结构多位置损伤一直是结构损伤识别的难题。为提升结构多位置损伤识别的准确率,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的多标签分类(MLC)方法(CNN-MLC)进行结构损伤识别。该方法将结构多个位置损伤识别转换为多标签分类问题,每个损伤位置均用一个对应的标签表示;利用CNN强大的特征提取能力,深入挖掘不同损伤工况之间公共损伤位置的相关性,实现结构多位置损伤识别。通过四层框架结构和一座铁路连续梁桥多位置损伤识别验证了CNN-MLC方法的识别准确率,并将其识别结果与基于CNN的多类别分类(MCC)方法(CNN-MCC)和基于示例差异化算法(InsDif)的多标签分类方法(InsDif-MLC)进行了对比。结果表明:框架结构在两位置和三位置损伤工况下,CNN-MLC方法比CNN-MCC方法的识别准确率分别提升2.50%和9.64%,比InsDif-MLC方法识别准确率提升17.50%和29.28%;对于铁路连续梁桥的两位置损伤和三位置损伤,CNN-MLC方法比CNN-MCC方法识别准确率提升1.63%和6.85%,比InsDif-MLC方法识别准确率提升4.18%和18.49%;随着损伤位置数量的增加,CNN-MLC方法的识别准确率显著提升。

舱室内爆下舰船结构损伤的一种计算方法

为了评估舱室内爆多载荷耦合作用下舰船结构的损伤范围,设计了大尺度舱段模型,并开展了舱室内爆毁伤试验,试验后测量了舱室结构的破坏范围及破坏模式,分析了舱室内爆多载荷耦合作用下舰船结构的损伤机理,据此建立了舱室内爆下舰船结构损伤的计算方法。结果表明:(1)舱室内爆下形成的强冲击波载荷和准静态压力载荷可对舰船结构造成大范围的损伤,形成多种破坏模式;(2)舱室内爆下准静态压力载荷是舱室结构损伤破坏的主要毁伤元;(3)建立的舱室内爆载荷下结构损伤变形计算方法可同时考虑强冲击载荷和准静态压力载荷对结构的损伤破坏,理论计算结果与试验结果吻合较好。

某型飞机复合材料结构损伤分布规律

针对飞机复合材料结构的损伤和修理问题,对某型固定翼飞机机翼、机身等部位的复合材料结构应用和损伤情况进行统计,复合材料在该型飞机的主要应用形式主要有实心整体壁板和夹芯层合板2种,建立随时间变化的结构损伤分布模型,利用统计方法对损伤分布进行拟合和检验。结果表明:结构损伤的数量比例分别为蒙皮分层占75%、长桁分层约占20%、长桁脱黏约占4%;对数正态分布、Weibull分布、Γ分布均可以拟合这3种类型损伤的几何参数分布,其中对数正态分布模型的拟合效果最好;单架飞机的损伤几何参数分布规律不随时间变化,同型号飞机之间的损伤几何参数分布规律也高度相似,可采用统一的函数形式描述。