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用位移递归法对剪切型框架结构进行时程分析

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四川工业学院学报 2000年第1期19卷 61-63,75页

作者：古滨高淑英四川工业学院土木工程系成都610039 西南交通大学应用力学与工程系成都610031

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 ;

关键词：高层建筑时程分析位移递归法剪切型框架结构

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框架结构损伤定位的比例柔度矩阵分解法试验研究

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振动工程学报 2014年第6期27卷 819-826页

作者：安永辉欧进萍大连理工大学土木工程学院辽宁大连116023

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... 详细信息

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。

关键词：损伤定位比例柔度矩阵 LU分解曲率剪切型框架结构

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基于子结构和摄影测量的框架结构损伤诊断方法研究

基于子结构和摄影测量的框架结构损伤诊断方法研究

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作者：苟晨铭重庆科技学院

学位级别：硕士

框架结构是一种常见的建筑结构形式,具有较高的刚度和较好的稳定性,广泛应用于多层教学楼和办公楼等。剪切型框架结构的损伤识别方法主要集中在基于有限元模型的损伤诊断方法和基于数据的损伤诊断方法,后者能够避免基准有限元模型的建立... 详细信息

框架结构是一种常见的建筑结构形式,具有较高的刚度和较好的稳定性,广泛应用于多层教学楼和办公楼等。剪切型框架结构的损伤识别方法主要集中在基于有限元模型的损伤诊断方法和基于数据的损伤诊断方法,后者能够避免基准有限元模型的建立,具有更为广泛的适应性。作为一种典型的基于数据的损伤诊断方法,基于子结构和ARMAX模型的方法能够以更少的传感设备实现大型结构的损伤诊断,但仍存在着现场需布设大量硬件设备和线路铺设工作等不足。基于此,本文引入摄影测量方法进行框架结构中子结构的动态响应提取,推导了子结构各自由度相对位移与剪切型框架结构集中质量、层抗侧刚度和阻尼系数之间的对应关系,构建了基于子结构和摄影测量的剪切型框架结构损伤诊断方法,为剪切型框架结构损伤部位和相对损伤程度的判断提供理论和技术支撑。本文的主要研究内容如下:(1)推导了结构各自由度相对位移与剪切型框架结构集中质量、层抗侧刚度和阻尼系数之间的对应关系,并以此为依据,提出了剪切型框架子结构的划分原则。引入动态摄影测量进行框架结构相对位移的提取,将使得现有的基于加速度的子结构划分原则失效,因此,本文基于多自由度体系运动方程,推导了结构各自由度相对位移和结构物理参数之间的关系,并以此为基础,提出了剪切型框架子结构的划分原则。(2)构建了基于子结构ARMAX模型的不确定性剪切型框架结构损伤诊断方法。提出了子结构的划分规则,并结合ARMAX时间序列和各自由度相对位移之间的对应关系,确定了利用相对位移数据的子结构ARMAX模型的剪切型框架结构损伤诊断指标,并构建了考虑误差因素的不确定性分析模型。采用一个六自由度数值算例进行提出方法的验证,提出方法能够有效识别剪切型框架结构的损伤部位和相对损伤程度,且具有良好的抗噪性能。(3)提出了基于固定相机的结构相对位移测试方法。引入单目摄影测量技术进行子结构相对位移的测量,提出了基于棋盘格多个内角点差值计算的相对位移提取方法,构建了基于单目相机的结构相对位移测试方法,并结合试验探讨了相机机位变化、像点位置和相机拍摄角度对结构相对位移测试的影响。试验结果表明,提出方法能够有效进行子结构相对位移的测量,该相对位移经二次差分后得到的相对加速度曲线与传统加速度传感器测得的相对加速度曲线在时域上具有较好的吻合度,频域上的峰值频率几无差异;相机机位变化的理论分析表明,相机在平行于物体平面的运动并不对相对位移测试产生影响,在垂直于物体平面方向的移动将使得像素点距离发生常值缩放比例的变化;像点位置影响试验表明,像点位置将对目标点拾取存在不利影响,建议将目标像点放置于像平面的中部区域;相机拍摄角度理论分析和影响试验表明,相机拍摄角度将对单向振动物体水平向振动的相对位移测试幅值产生影响,但由于本文是利用子结构各测点的水平相对位移进行损伤识别,各测点的水平向振动在单次测量下,位移幅值的缩放系数是一致的,故相机拍摄角度对基于子结构各测点水平向相对位移的损伤诊断影响十分有限。(4)提出了基于子结构和摄影测量的剪切型框架结构损伤诊断方法。综合基于子结构的损伤诊断方法和基于固定相机的相对位移测试方法,提出了基于子结构和摄影测量的剪切型框架结构损伤诊断方法。利用一个5层平面钢框架对提出方法进行试验验证,试验结果表明提出方法能够有效识别损伤部位和相对损伤程度,且相机拍摄角度并不会对利用子结构各测点水平向相对位移进行的损伤识别产生不利影响。

关键词：剪切型框架结构损伤诊断子结构动态摄影测量 ARMAX模型

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基于改进曲率法和数据融合的结构损伤识别研究

基于改进曲率法和数据融合的结构损伤识别研究

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作者：赵忠岳海南大学

学位级别：硕士

建筑的服役期往往长达几十年,甚至存在百年以上的大型复杂工程结构,比如超高层建筑、大型水利工程、超大空间结构等等。它们的安全为国民经济和社会环境提供着强有力的保障,然而外部因素和结构内部因素常常导致结构的损伤累积及抗力衰减... 详细信息

建筑的服役期往往长达几十年,甚至存在百年以上的大型复杂工程结构,比如超高层建筑、大型水利工程、超大空间结构等等。它们的安全为国民经济和社会环境提供着强有力的保障,然而外部因素和结构内部因素常常导致结构的损伤累积及抗力衰减,因而极有可能在极端情况下引起灾难性的突发事故,造成人员的伤亡、财物的损失。建筑结构的内在损伤一般是不可见的,为了了解结构的健康状况,保证结构的正常使用,必须要对结构进行损伤识别研究,确定结构损伤的位置、甚至损伤程度,才能为结构后期的安全使用提供科学依据。本文以广泛使用的简支梁结构和层剪切型框架结构为研究对象,基于改进曲率法和数据融合方法研究结构的损伤状况,提出了判别结构损伤更为准确的识别方法。主要研究内容包括： (1)针对现有曲率法不能够识别结构首尾单元损伤的缺陷,提出改进曲率法,并在数值模拟的简支梁结构和剪切型框架结构的不同损伤工况下进行验证,结构损伤识别结果表明,改进曲率法能够较准确地识别出结构首尾单元的损伤;(2)研究了静态位移差曲率、模态振型曲率差、模态柔度差曲率以及这三种结构损伤指标的数据融合对简支梁和框架结构的损伤识别的敏感性,数值模拟结果表明损伤指标静态位移差曲率、模态振型曲率差、模态柔度差曲率、数据融合能够有效识别结构的损伤,具有一定的敏感性,且经数据融合后敏感性更高;(3)在利用静态位移差曲率、模态振型曲率差、模态柔度差曲率三种曲率对结构的损伤进行识别时,损伤单元相邻两个单元的曲率明显突出,会引起结构损伤的误判;(4)利用静态位移差曲率对简支梁和框架结构进行损伤识别研究时,在单损伤、双损伤和多损伤工况下均能够有效识别出结构的损伤位置;(5)将简支梁和框架结构的静态位移差曲率,模态振型曲率差和模态柔度差曲率三种损伤指标进行融合,然后对结构的损伤进行识别,经数据融合后的损伤指标能够突出损伤单元的曲率,降低非损伤单元的干扰;(6)研究了简支梁结构和框架结构单损伤工况的损伤程度识别,结果表明改进曲率法和数据融合方法可识别结构损伤程度,且经三次曲线拟合后能够更精确的识别结构的损伤程度。

关键词：简支梁剪切型框架结构改进曲率法数据融合损伤定位损伤程度识别

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剪切型框架模态参数的损伤敏感性分析

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华中科技大学学报（城市科学版） 2007年第3期24卷 35-39页

作者：李林朱宏平陈欢苗建义华中科技大学土木工程与力学学院中广电广播电影电视设计研究院建筑一所北京100045

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... 详细信息

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。

关键词：敏感性分析剪切型框架结构固有频率振型振型斜率

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