城市高架橋抗震分析和損傷識別新方法研究項目摘要

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計理論和方法尚有不足，本項申請擬從輸入地震動特性到高架橋的多點、多維分析模型和方法上進行研究。城市高架橋的損傷珍斷和安全評估對保證其安全運行和抗震安全意義重大，特別是對將舉辦奧運會的北京更有其社會意義和現(xiàn)實價值，擬申請建立一種高架橋損傷識別新方法。 2100433B

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

《結構損傷識別及數(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

導師

陳定方,沈成武指導

學科專業(yè)

機械設計與理論

學位級別

d 2004n

學位授予單位

武漢理工大學

學位授予時間

2004

關鍵詞

損傷力學 結構損傷 損傷識別

館藏號

O346

唯一標識符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.002883099

館藏目錄

2005\O346\3 2100433B

1 緒論

1．1 支擋結構健康監(jiān)測的意義

1．2 結構損傷診斷的研究與應用

1．2．1 結構損傷診斷概述

1．2．2 基于頻率的損傷識別技術

1．2．3 基于振型的損傷識別技術

1．2．4 基于遺傳算法的損傷識別技術

1．2．5 基于小波分析的結構損傷識別技術

1．3 遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

2 模態(tài)分析基本理論

2．1 振動結構的物理參數(shù)模型

2．2 振動結構系統(tǒng)的實模態(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)的關系

2．4．4 脈沖響應函數(shù)

2．4．5 頻響函數(shù)的模態(tài)展式

3 支擋結構模態(tài)測試技術

3．1 概述

3．2 激勵方式與裝置

3．2．1 激勵方式

3．2．2 激勵裝置

3．2．3 激勵信號

3．3 時間歷程測試技術．

3．3．1 振動信號測量

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

3．4．1 單次沖擊激勵力譜．

3．4．2 隨機沖擊激勵力譜

3．4．3 DFC-2高彈性聚能力錘性能及控制技術

3．4．4 沖擊試驗中應注意的問題

3．5 支擋結構實驗模態(tài)預實驗分析

3．5．1 傳感器的優(yōu)化配置

3．5．2 實驗激勵點和響應點的選取步驟及結果

3．6 支擋結構模態(tài)試驗

3．6．1 懸臂板式擋墻模態(tài)試驗

3．6．2 現(xiàn)場支擋結構模態(tài)試驗

4 支擋結構動態(tài)信號后處理技術

4．1 引言

4．1．1 模擬信號的離散化

4．1．2 混頻效應、時域和頻域采樣定理

4．1．3 泄漏和窗函數(shù)

4．2 動測信號的預處理方法

4．2．1 消除多項式趨勢項

4．2．2 采樣數(shù)據(jù)的平滑處理

4．3 動測信號的頻域處理方法

4．3．1 傅里葉變換

4．3．2 選帶分析技術

4．3．3 隨機振動信號的頻譜處理技術

4．3．4 平均技術

4．4 動測信號的時域處理方法

4．4．1 數(shù)字濾波

4．4．2 振動信號的積分和微分變換

4．4．3 隨機振動信號時域處理方法

5 支擋結構模態(tài)參數(shù)識別技術

5．1 模態(tài)參數(shù)識別的概念

5．2 模態(tài)參數(shù)識別方法分類

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)識別手段分類

5．2．3 按輸入輸出數(shù)目分類

5．2．4 按識別域分類

5．2．5 按工作狀態(tài)分類

5．3 EMA（試驗模態(tài)參數(shù)）頻率識別方法

5．3．1 傳遞函數(shù)分析

5．3．2 變時基頻響函數(shù)分析

5．3．3 導納圓擬合法

5．3．4 最小二乘迭代法

5．3．5 加權最小二乘迭代法

5．3．6 有理分式多項式方法

5．3．7 正交多項式方法

5．3．8 頻域模態(tài)參數(shù)識別方法比較

5．4 EMA時域識別方法

5．4．1 ITD方法

5．4．2 STD方法

5．4．3 復指數(shù)法

5．4．4 ARMA模型時間序列分析法

5．4．5 時域模態(tài)參數(shù)識別方法比較

5．5 整體識別方法

5．5．1 整體正交多項式法

5．5．2 特征系統(tǒng)實現(xiàn)法

5．5．3 懸臂板式擋墻模態(tài)實驗分析結果

5．5．4 現(xiàn)場懸臂式擋土墻模態(tài)試驗分析成果

6 支擋結構數(shù)值模態(tài)分析技術

6．1 支擋結構系統(tǒng)低應變動力響應數(shù)值模擬

6．1．1 支擋結構結構系統(tǒng)低應變動力響應的有限元分析方法

6．1．2 支擋結構系統(tǒng)低應變動力響應的三維有限元模擬

6．2 支擋結構系統(tǒng)簡化動測數(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)識別的有限元優(yōu)化設計

6．3．1 優(yōu)化設計的數(shù)學模型

6．3．2 優(yōu)化設計的基本概念

6．3．3 有限元優(yōu)化技術

6．3．4 收斂準則

6．3．5 土體附加參數(shù)識別步驟

6．4 土體附加參數(shù)識別結果分析

6．4．1 結果對比分析

6．4．2 阻尼影響分析

7 基于模態(tài)參數(shù)的支擋結構損傷識別

7．1 支擋結構損傷識別指標

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 損傷程度識別

7．1．4 算例分析

7．2 支擋結構系統(tǒng)損傷識別的改進多種群遺傳算法

7．2．1 改進多種群遺傳算法

7．2．2 整體損傷識別方法

7．2．3 分區(qū)損傷識別方法

8 支擋結構動測信號的時頻分析

8．1 支擋結構動測信號號一般時頻分析

8．1．1 支擋結構系統(tǒng)動測信號的短時傅里葉變換

8．1．2 支擋結構系統(tǒng)動測信號的Wigner-Ville分布

8．2 支擋結構系統(tǒng)動測信號的小波分析

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 支擋結構動力響應的能量譜分析

9．1 支擋結構系統(tǒng)的多尺度損傷分析原理

9．1．1 結構動力系統(tǒng)描述

9．1．2 信號的多尺度表示及FOWPT算法

9．1．3 結構動力系統(tǒng)的多尺度描述

9．1．4 結構動力系統(tǒng)的多尺度損傷分析

9．1．5 結構動力系統(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構多尺度損傷分析

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)的小波包時頻能量譜

9．2．3 基于節(jié)點能量的小波包子帶能量譜

9．2．4 基于節(jié)點能量的小波包時頻能量譜

10 支擋結構系統(tǒng)損傷預警方法

10．1 支擋結構動力響應的小波包能量譜的計算方法

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構損傷預警方法

10．2．1 結構特征向量和特征頻帶（時頻帶）的構建

10．2．2 基于損傷特征向量的支擋結構損傷特征指標

10．2．3 支擋結構損傷預警指標的選擇

10．2．4 基于時頻特征向量的損傷預警指標的預警效果

11 環(huán)境境勵下的支擋結構損傷預警方法

11．1 NExT自然激勵響應法

11．2 虛擬脈沖響應函數(shù)法

12 支擋結構健康診斷儀的硬件設計

12．1 支擋結構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

12．1．2 下位機

12．1．3 上位機

12．2 ZigBee技術及其協(xié)議標準

12．2．1 ZigBee技術發(fā)展概況

12．2．2 ZigBee技術特點

12．2．3 ZigBee與其他短距離無線通信技術的比較

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)點硬件設計

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型振動傳感器

12．4 下位機、上位機硬件設計

12．4．1 下位機

12．4．2 上位機

12．5 太陽能充電控制系統(tǒng)

13 支擋結構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)設計與實現(xiàn)

13．3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設計

13．3．1 終端節(jié)點數(shù)據(jù)采集的軟件程序

13．3．2 協(xié)調器軟件

13．3．3 工控機軟件

13．4 建立下位機與上位機的聯(lián)系

13．4．1 下位機工控機的設置

13．4．2 MR-900E（3G路由器）設置

13．4．3 上位機設置

13．4．4 數(shù)據(jù)共享

13．5 上位機的軟件

13．5．1 動測信號傳統(tǒng)分析

13．5．2 支擋結構損傷預警系統(tǒng)軟件

參考文獻 2100433B