城市高架橋抗震分析和損傷識(shí)別新方法研究

美國落杉磯、日本神戶等大地震中現(xiàn)代高架橋震害突出，表明城市高架橋的抗震設(shè)計(jì)理論和方法尚有不足，本項(xiàng)申請(qǐng)擬從輸入地震動(dòng)特性到高架橋的多點(diǎn)、多維分析模型和方法上進(jìn)行研究。城市高架橋的損傷珍斷和安全評(píng)估對(duì)保證其安全運(yùn)行和抗震安全意義重大，特別是對(duì)將舉辦奧運(yùn)會(huì)的北京更有其社會(huì)意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值，擬申請(qǐng)建立一種高架橋損傷識(shí)別新方法。 2100433B

陳孝珍. 基于靜態(tài)測量數(shù)據(jù)的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究[D].華中科技大學(xué),2005.2100433B

《結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及數(shù)值模擬》是唐小兵著的論文。

副題名

外文題名

Structural damage identification and numerical simulation

論文作者

唐小兵著

導(dǎo)師

陳定方,沈成武指導(dǎo)

學(xué)科專業(yè)

機(jī)械設(shè)計(jì)與理論

學(xué)位級(jí)別

d 2004n

學(xué)位授予單位

武漢理工大學(xué)

學(xué)位授予時(shí)間

2004

關(guān)鍵詞

損傷力學(xué) 結(jié)構(gòu)損傷 損傷識(shí)別

館藏號(hào)

O346

唯一標(biāo)識(shí)符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.002883099

館藏目錄

2005\O346\3 2100433B

1 緒論

1．1 支擋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的意義

1．2 結(jié)構(gòu)損傷診斷的研究與應(yīng)用

1．2．1 結(jié)構(gòu)損傷診斷概述

1．2．2 基于頻率的損傷識(shí)別技術(shù)

1．2．3 基于振型的損傷識(shí)別技術(shù)

1．2．4 基于遺傳算法的損傷識(shí)別技術(shù)

1．2．5 基于小波分析的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)

1．3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

2 模態(tài)分析基本理論

2．1 振動(dòng)結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)模型

2．2 振動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的實(shí)模態(tài)分析

2．2．1 無阻尼系統(tǒng)的模態(tài)分析

2．2．2 比例阻尼系統(tǒng)

2．3 -般阻尼系統(tǒng)的復(fù)模態(tài)分析

2．3．1 單自由度系統(tǒng)

2．3．2 多自由度系統(tǒng)

2．4 模態(tài)分析的拉氏變換方法

2．4．1 傳遞函數(shù)與頻響函數(shù)

2．4．2 頻響函數(shù)的物理意義

2．4．3 系統(tǒng)頻響函數(shù)與模態(tài)參數(shù)的關(guān)系

2．4．4 脈沖響應(yīng)函數(shù)

2．4．5 頻響函數(shù)的模態(tài)展式

3 支擋結(jié)構(gòu)模態(tài)測試技術(shù)

3．1 概述

3．2 激勵(lì)方式與裝置

3．2．1 激勵(lì)方式

3．2．2 激勵(lì)裝置

3．2．3 激勵(lì)信號(hào)

3．3 時(shí)間歷程測試技術(shù)．

3．3．1 振動(dòng)信號(hào)測量

3．3．2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

3．3．3 傳感器布置原則

3．3．4 混頻現(xiàn)象的控制

3．4 沖擊試驗(yàn)

3．4．1 單次沖擊激勵(lì)力譜．

3．4．2 隨機(jī)沖擊激勵(lì)力譜

3．4．3 DFC-2高彈性聚能力錘性能及控制技術(shù)

3．4．4 沖擊試驗(yàn)中應(yīng)注意的問題

3．5 支擋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)預(yù)實(shí)驗(yàn)分析

3．5．1 傳感器的優(yōu)化配置

3．5．2 實(shí)驗(yàn)激勵(lì)點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)的選取步驟及結(jié)果

3．6 支擋結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)

3．6．1 懸臂板式擋墻模態(tài)試驗(yàn)

3．6．2 現(xiàn)場支擋結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)

4 支擋結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)信號(hào)后處理技術(shù)

4．1 引言

4．1．1 模擬信號(hào)的離散化

4．1．2 混頻效應(yīng)、時(shí)域和頻域采樣定理

4．1．3 泄漏和窗函數(shù)

4．2 動(dòng)測信號(hào)的預(yù)處理方法

4．2．1 消除多項(xiàng)式趨勢項(xiàng)

4．2．2 采樣數(shù)據(jù)的平滑處理

4．3 動(dòng)測信號(hào)的頻域處理方法

4．3．1 傅里葉變換

4．3．2 選帶分析技術(shù)

4．3．3 隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)的頻譜處理技術(shù)

4．3．4 平均技術(shù)

4．4 動(dòng)測信號(hào)的時(shí)域處理方法

4．4．1 數(shù)字濾波

4．4．2 振動(dòng)信號(hào)的積分和微分變換

4．4．3 隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)時(shí)域處理方法

5 支擋結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別技術(shù)

5．1 模態(tài)參數(shù)識(shí)別的概念

5．2 模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法分類

5．2．1 按處理各階模態(tài)耦合所采用的方法分類

5．2．2 按模態(tài)參數(shù)識(shí)別手段分類

5．2．3 按輸入輸出數(shù)目分類

5．2．4 按識(shí)別域分類

5．2．5 按工作狀態(tài)分類

5．3 EMA（試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)）頻率識(shí)別方法

5．3．1 傳遞函數(shù)分析

5．3．2 變時(shí)基頻響函數(shù)分析

5．3．3 導(dǎo)納圓擬合法

5．3．4 最小二乘迭代法

5．3．5 加權(quán)最小二乘迭代法

5．3．6 有理分式多項(xiàng)式方法

5．3．7 正交多項(xiàng)式方法

5．3．8 頻域模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法比較

5．4 EMA時(shí)域識(shí)別方法

5．4．1 ITD方法

5．4．2 STD方法

5．4．3 復(fù)指數(shù)法

5．4．4 ARMA模型時(shí)間序列分析法

5．4．5 時(shí)域模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法比較

5．5 整體識(shí)別方法

5．5．1 整體正交多項(xiàng)式法

5．5．2 特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)法

5．5．3 懸臂板式擋墻模態(tài)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

5．5．4 現(xiàn)場懸臂式擋土墻模態(tài)試驗(yàn)分析成果

6 支擋結(jié)構(gòu)數(shù)值模態(tài)分析技術(shù)

6．1 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)低應(yīng)變動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值模擬

6．1．1 支擋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)低應(yīng)變動(dòng)力響應(yīng)的有限元分析方法

6．1．2 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)低應(yīng)變動(dòng)力響應(yīng)的三維有限元模擬

6．2 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡化動(dòng)測數(shù)值模型

6．2．1 模型基本假定

6．2．2 土體附加參數(shù)理論分析

6．3 參數(shù)識(shí)別的有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)

6．3．1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型

6．3．2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念

6．3．3 有限元優(yōu)化技術(shù)

6．3．4 收斂準(zhǔn)則

6．3．5 土體附加參數(shù)識(shí)別步驟

6．4 土體附加參數(shù)識(shí)別結(jié)果分析

6．4．1 結(jié)果對(duì)比分析

6．4．2 阻尼影響分析

7 基于模態(tài)參數(shù)的支擋結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別

7．1 支擋結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別指標(biāo)

7．1．1 模態(tài)平均曲率差MMCD

7．1．2 柔度差平均曲率FDMC

7．1．3 損傷程度識(shí)別

7．1．4 算例分析

7．2 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)損傷識(shí)別的改進(jìn)多種群遺傳算法

7．2．1 改進(jìn)多種群遺傳算法

7．2．2 整體損傷識(shí)別方法

7．2．3 分區(qū)損傷識(shí)別方法

8 支擋結(jié)構(gòu)動(dòng)測信號(hào)的時(shí)頻分析

8．1 支擋結(jié)構(gòu)動(dòng)測信號(hào)號(hào)一般時(shí)頻分析

8．1．1 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)測信號(hào)的短時(shí)傅里葉變換

8．1．2 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)測信號(hào)的Wigner-Ville分布

8．2 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)測信號(hào)的小波分析

8．2．1 小波變換的基本原理

8．2．2 多分辨率分析與Mallat算法

8．2．3 小波包分析

9 支擋結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的能量譜分析

9．1 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的多尺度損傷分析原理

9．1．1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)描述

9．1．2 信號(hào)的多尺度表示及FOWPT算法

9．1．3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)的多尺度描述

9．1．4 結(jié)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)的多尺度損傷分析

9．1．5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)多尺度分解的噪聲魯棒性分析

9．2 基于能量譜的支擋結(jié)構(gòu)多尺度損傷分析

9．2．1 基于分解系數(shù)的能量譜小波包子帶能量譜

9．2．2 基于分解系數(shù)的小波包時(shí)頻能量譜

9．2．3 基于節(jié)點(diǎn)能量的小波包子帶能量譜

9．2．4 基于節(jié)點(diǎn)能量的小波包時(shí)頻能量譜

10 支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)損傷預(yù)警方法

10．1 支擋結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的小波包能量譜的計(jì)算方法

10．1．1 小波函數(shù)的選擇

10．1．2 小波包分解層次的選擇

10．2 基于小波包能量譜的支擋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法

10．2．1 結(jié)構(gòu)特征向量和特征頻帶（時(shí)頻帶）的構(gòu)建

10．2．2 基于損傷特征向量的支擋結(jié)構(gòu)損傷特征指標(biāo)

10．2．3 支擋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警指標(biāo)的選擇

10．2．4 基于時(shí)頻特征向量的損傷預(yù)警指標(biāo)的預(yù)警效果

11 環(huán)境境勵(lì)下的支擋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法

11．1 NExT自然激勵(lì)響應(yīng)法

11．2 虛擬脈沖響應(yīng)函數(shù)法

12 支擋結(jié)構(gòu)健康診斷儀的硬件設(shè)計(jì)

12．1 支擋結(jié)構(gòu)健康診斷儀硬件系統(tǒng)組成

12．1．1 無線加速度傳感器節(jié)點(diǎn)

12．1．2 下位機(jī)

12．1．3 上位機(jī)

12．2 ZigBee技術(shù)及其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

12．2．1 ZigBee技術(shù)發(fā)展概況

12．2．2 ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

12．2．3 ZigBee與其他短距離無線通信技術(shù)的比較

12．2．4 ZigBee數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的原理

12．3 無線加速度傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

12．3．1 無線加速度傳感器的工作原理

12．3．2 加速度傳感器的選擇

12．3．3 無線ZigBee模塊

12．3．4 ZigBee射頻模塊

12．3．5 電源模塊

12．3．6 其他外圍電路

12．3．7 外接941B型振動(dòng)傳感器

12．4 下位機(jī)、上位機(jī)硬件設(shè)計(jì)

12．4．1 下位機(jī)

12．4．2 上位機(jī)

12．5 太陽能充電控制系統(tǒng)

13 支擋結(jié)構(gòu)健康診斷儀軟件開發(fā)

13．1 IAR軟件開發(fā)環(huán)境

13．2 ZigBee協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)

13．2．1 Z-Stack協(xié)議棧源程序

13．2．2 ZigBee星型網(wǎng)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

13．3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

13．3．1 終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的軟件程序

13．3．2 協(xié)調(diào)器軟件

13．3．3 工控機(jī)軟件

13．4 建立下位機(jī)與上位機(jī)的聯(lián)系

13．4．1 下位機(jī)工控機(jī)的設(shè)置

13．4．2 MR-900E（3G路由器）設(shè)置

13．4．3 上位機(jī)設(shè)置

13．4．4 數(shù)據(jù)共享

13．5 上位機(jī)的軟件

13．5．1 動(dòng)測信號(hào)傳統(tǒng)分析

13．5．2 支擋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警系統(tǒng)軟件

參考文獻(xiàn) 2100433B