大型結構損傷識別的約束子結構方法研究

《大型結構損傷識別的約束子結構方法研究》是依託大連理工大學,由侯吉林擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：大型結構損傷識別的約束子結構方法研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：侯吉林

項目摘要

針對大型土木結構的複雜性、測點有限性以及損傷不敏感性等特點，本項目擬將整體結構劃分為若干子結構，提出約束子結構方法研究大型結構的損傷識別。根據結構特點不同，將子結構分為形式複雜且識別參數較多的大子結構和按構件層次劃分的小子結構，分別提出約束子結構和廣義約束子結構兩種方法。首先發展約束子結構方法，通過局部子結構的頻域回響和自由回響分別構造具有虛擬約束邊界且完全獨立於整體的約束子結構模型，使可利用整體結構損傷識別的方法等效識別子結構，實現大子結構的損傷識別，分別採用非線性框架模型試驗和大型斜拉橋數值模擬驗證方法的有效性；然後提出廣義約束子結構方法，通過在小子結構上附加虛擬支座或質量，提高子結構對損傷的靈敏度，解決類似桁架或框架等結構中各構件之間相關性強且對損傷不敏感的問題，利用框架和桁架模型試驗驗證方法的有效性。通過本項目研究，為實際工程中大型結構損傷識別提供科學的理論和方法。

結題摘要

針對大型土木結構的複雜性、測點有限性以及損傷不敏感性等特點，本項目將整體結構劃分為若干子結構，根據子結構的特點提出了不同的基於約束子結構的損傷識別方法。本項目首先對子結構邊界連線簡單但其結構形式複雜參數較多的“大子結構”，發展了約束子結構方法；通過時域回響的FFT變換，實現了在頻域內構造約束子結構，既提高了計算效率，又合理和充分地利用長時間所測量的試驗數據；利用自由回響作為基本回響力錘激勵作為約束回響構造約束子結構，克服了大跨橋樑結構很難被整體激勵的局限，為約束子結構方法識別大型結構損傷提供了有效手段。本項目然後對子結構邊界複雜但其結構形式簡單的“小子結構”，提出了廣義約束子結構方法；通過附加虛擬支座改變了局部剛度，提高了子結構對局部損傷的靈敏度來識別結構損傷，放鬆了約束子結構方法需監測子結構邊界的要求，為構件相關性較強的結構提供了有效的損傷識別方法；通過附加質量或虛擬質量提高子結構的權重來提高子結構靈敏度，操作簡單，套用性強，豐富了廣義約束子結構方法。通過本項目研究，對識別參數較多的“大子結構”和按構件層次劃分的“小子結構”，分別提出約束子結構和廣義約束子結構兩種方法，並利用桁架模型試驗、懸臂樑試模型驗、大型斜拉橋數值模擬和非線性框架數值模擬對所提方法進行了驗證，為實際土木工程中大型結構的子結構損傷識別提供科學的理論和方法。