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基于小波分析和神经网络的框架结构损伤诊断方法 总被引：24，自引：5，他引：24
本文提出了基于“能量—损伤”原理，综合利用小波包分析和神经网络的框架结构损伤诊断方法。在结构损伤诊断中，时域信号经小波分析后其缺损特征会更加明显，把分布在不同频带的结点能量作为神经网络的训练样本能够很好地反映结构缺损特征。以美国土木工程师学会提出的基准结构为例，阐述了结构损伤的发生、位置和程度诊断过程，取得了令人满意的结果。 相似文献
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高耸塔架结构节点损伤基于神经网络的两步诊断法 总被引：15，自引：1，他引：15
本文针对高耸钢塔架结构的损伤特点，建立了具有节点损伤的有限元模型，提出了一种分层神经网络两步诊断法：第一步，由基于区域残余力理论的第一层神经网络进行结构损伤区域的初诊；第二步，由基于应变模态理论的第二层神经网络进行损伤区域内的具体损伤节点位置和程度的诊断。对一平面塔架结构的数值仿真分析表明：本文提出的损伤诊断方法的结果是令人满意的。 相似文献
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为了利用结构地震响应观测数据在震后对结构进行损伤快速评估,本文提出了基于BP传播神经网络多参数预测震后结构损伤程度的方法。本文设计了9个不同设防烈度和层数的钢筋混凝土框架结构,利用OpenSees有限元软件进行了非线性时程分析,并用损伤指数量化了结构损伤程度。利用有限元模拟结果,创建了神经网络的数据集,训练神经网络建立了结构参数与结构损伤指数之间的映射,对比了不同参数组合预测结构损伤水平的能力,提出了最优参数组合。结果表明：此方法预测结构损伤指数准确度高,耗时短,可为建筑工程震后损伤快速评估提供支撑。 相似文献
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高层钢框架结构的薄弱层加强与最弱失效模式控制 总被引：2，自引：0，他引：2
主要研究通过加强薄弱层的方法对高层钢框架结构的最弱失效模式进行控制的方法。首先,给出了结构的非线性计算模型和倒塌失效模式判别准则;然后,利用均匀损伤的概念,给出了高层钢框架结构的损伤模型及结构的变截面位置;最后,重点研究了高层钢框架结构的最弱失效模式中的薄弱层的加强准则。通过加强最弱失效模式中的薄弱层,可消除结构的最弱失效模式,验证了本文中地震失效模式控制方法的有效性。本文的研究表明,通过加强最弱失效模式中的薄弱层,可使高层钢框架结构的失效模式得到控制。 相似文献
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结构地震倒塌判别准则是工程结构强震分析的关键问题。在层损伤模型的基础上,建立了基于推覆分析的建筑结构整体损伤模型,并以国内某2层2跨平面钢框架结构拟静力试验为背景,应用有限元程序ABAQUS对平面钢框架进行了强震倒塌数值模拟。分析了钢框架结构的倒塌破坏过程,基于建议地震倒塌判别准则研究了钢框架结构的损伤演化规律。结果表明:钢框架结构在强震作用下的损伤发展顺序与塑性发展顺序一致;基于推覆分析的结构整体损伤模型能较好的体现强震作用下钢框架结构的损伤演化规律,且在上下界处收敛;强震作用下,钢框架结构的初始损伤主要由结构的残余侧移引起,而后期损伤主要由结构的承载力和刚度退化引起。 相似文献
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钢筋混凝土框架结构地震损伤的识别与试验分析 总被引：1，自引：0，他引：1
通过单层及多层钢筋混凝土框架模型的地震损伤模拟试验，揭示了钢筋混凝土结构地震损伤与动力特性变化的关系；概据损伤力学方法，建立了利用可识别参数的地震损伤模型；提出了结构损伤状态参数的识别方法和以上此为基础估计结构地震损伤的方法，从而为钢筋混凝土框架结构的震后损伤识别和修得加固提供了理论依据。 相似文献
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本文主要研究如何通过合理设计来提高高层钢结构的整体抗震能力。首先,给出了高层钢结构的非线性计算模型;其次,建立了高层钢结构在强地震动作用下的倒塌失效模式的极限状态判别准则;然后,通过模态pushover分析,研究了高层钢结构在水平地震作用下的损伤规律;最后,重点研究了高层钢结构的整体抗震能力的提高方法,提出了均匀损伤的设计方法,该方法通过消除结构的薄弱层,来达到提高高层钢结构的整体抗震能力的目的。通过对两栋20层的高层钢框架结构进行极限时程分析和极限pushover分析,验证了文中提出的均匀损伤的设计方法的可行性。本文的工作可为高层钢结构的抗地震倒塌设计提供参考依据。 相似文献
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基础隔震高层建筑地震响应的理论分析 总被引：4，自引：2，他引：4
本文对某高层隔震框架－剪力墙结构的三维地震响应进行了有限元分析计算，对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性，给出了在多遇地震和罕遇地震作用下结构的最大层间剪力，层间位移等，得到一些有意义的结论。 相似文献
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A statistical method with combined uncertain frequency and mode shape data for structural damage identification is proposed. By comparing the measured vibration data before damage or analytical finite element model of the intact structure with those measured after damage, the finite element model is updated so that its vibration characteristic changes are equal to the changes in the measured data as closely as possible. The effects of uncertainties in both the measured vibration data and finite element model are considered as random variables in model updating. The statistical variations of the updated finite element model are derived with perturbation method and Monte Carlo technique. The probabilities of damage existence in the structural members are then defined. The proposed method is applied to a laboratory tested steel cantilever beam and frame structure. The results show that all the damages are identified correctly with high probabilities of damage existence. Discussions are also made on the applicability of the method when no measurement data of intact structure are available. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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在桥梁的震后抢通工作中,桥梁结构的快速损伤评估是恢复交通的关键环节。以具有代表性的铁路矩形桥墩为研究对象,通过4组拟静力试验验证有限元建模方法的合理性,并对1 000组桥墩有限元模型分别按照纵桥向和横桥向进行耐震时程分析,通过搭建BP神经网络对地震动力响应的需求结果进行拟合,构建铁路矩形桥墩震损快速评估模型,最终通过一座三跨混凝土梁桥验证该模型的适用性。研究结果表明：配筋率、配箍率、剪跨比和轴压比是影响桥墩地震损伤的四种主要因素,长宽比、混凝土和钢筋强度是影响桥墩地震损伤的三项次要因素;当发生PGA为0.32g的设计地震时,通过数值分析和神经网络模型快速评估这两种方法计算所得桥梁四个桥墩轻微损伤概率分别为96.7%、44.6%、49.1%、96.7%和95.6%、40.4%、60.9%、95.8%,中度损伤概率分别为40.1%、1.2%、1.6%、40.1%和37.4%、2.3%、6.0%、37.7%;BP神经网络算法能够有效建立构造参数与地震响应之间的联系,输出误差处于合理范围内,回归程度较好。基于BP神经网络的桥梁地震损伤评估模型具有较好的普适性,能替代部分数值仿真计算工作。 相似文献
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By advancing the technologies regarding seismic control of structures and development of earthquake resistance systems in the past decades application of different types of earthquake energy dissipation system has incredibly increased. Viscous damper device as a famous and the simplest earthquake energy dissipation system is implemented in many new structures and numerous number of researches have been done on the performance of viscous dampers in structures subjected to earthquake. The experience of recent severe earthquakes indicates that sometimes the earthquake energy dissipation devices are damaged during earthquakes and there is no function for structural control system. So, damage of earthquake energy dissipation systems such as viscous damper device must be considered during design of earthquake resistance structures.This paper demonstrates the development of three-dimensional elasto-plastic viscous damper element consisting of elastic damper in the middle part and two plastic hinges at both ends of the element which are compatible with the constitutive model to reinforce concrete structures and are capable to detect failure and damage in viscous damper device connections during earthquake excitation. The finite element model consists of reinforced concrete frame element and viscous damper element is developed and special finite element algorithm using Newmark׳s direct step-by-step integration is developed for inelastic dynamic analysis of structure with supplementary elasto-plastic viscous damper element. So based on all the developed components an especial finite computer program has been codified for “Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Buildings with Earthquake Energy Dissipation System”. The evaluation of seismic response of structure and damage detection in structural members and damper device was carried out by 3D modeling, of 3 story reinforced concrete frame building under earthquake multi-support excitation. 相似文献
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A method of structural damage identification using harmonic excitation force is presented. It considers the effects of both measurement and modelling errors in the baseline finite element model. Damage that accompanies changes in structural parameters can be estimated for a damaged structure from the change between measured vibration responses and ones calculated from the analytical model of the intact structure. In practice, modelling errors exist in the analytical model due to material and geometric uncertainties and a reduction in the degrees of freedom as well as measurement errors, making identification difficult. To surmount these problems, bootstrap hypothesis testing, which enables statistical judgment without information about these errors, was introduced. The method was validated by numerical simulation using a three‐dimensional frame structure and real vibration data for a three‐storey steel frame structure. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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基于神经网络的大型空间网架结构的有限元模型修正 总被引：1，自引：1，他引：1
本文提出了依据神经网络方法完成大型空间网架结构节点固结系数的识别，实现空间网架结构有限元模型修正的方法。文中，通过有效独立法优化配置有限数量传感器的安放位置。在此基础上，利用从优化位置处的结构时程响应中获取的结构自振频率和局部位移模态信息，本文建立了基于径向基神经网络的空间网架结构有限元模型修正的计算方法。数值仿真的计算结果表明，该方法能有效地用于空间网架结构的有限元模型修正。 相似文献
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Mitsuru Nakamura Sami F. Masri Anastassios G. Chassiakos Thomas K. Caughey 《地震工程与结构动力学》1998,27(9):997-1010
A neural network-based approach is presented for the detection of changes in the characteristics of structure-unknown systems. The approach relies on the use of vibration measurements from a ‘healthy’ system to train a neural network for identification purposes. Subsequently, the trained network is fed comparable vibration measurements from the same structure under different episodes of response in order to monitor the health of the structure. The methodology is applied to actual data obtained from ambient vibration measurements on a steel building structure that was damaged under strong seismic motion during the Hyogo-Ken Nanbu Earthquake of 17 January 1995. The measurements were done before and after repairs to the damaged frame were made. A neural network is trained with data after the repairs, which represents ‘healthy’ condition of the building. The trained network, which is subsequently fed data before the repairs, successfully identified the difference between the damaged storey and the undamaged storey. Through this study, it is shown that the proposed approach has the potential of being a practical tool for a damage detection methodology applied to smart civil structures. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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提出了一种安全性高、成本低的新型摩擦"塑性铰"构造的概念和几何设计,以实现精准耗能和大震可修的延性设计抗震目标。以钢结构梁柱延性节点的设计理论为基础,推导了该构造的力学性能理论和工作机制,并应用于钢框架结构进行了静力弹塑性分析。通过ABAQUS有限元软件建立了5个工况的数值分析模型,进行了有限元模型的循环往复位移荷载分析,探究了新型摩擦"塑性铰"构造的抗震性能。结果表明:该构造模型仅发生了抗剪螺栓的剪切破坏,可实现其精准耗能和结构的快速修复;具有较好的转动性能,满足层间位移角要求;摩擦耗能随着旋转加载螺栓预应力和摩擦系数的增大而增大,其滞回曲线较饱满,延性系数较大,具有较好的抗震性能;理论分析和有限元分析的承载力基本吻合,分别为15.92 kN、15.84 kN;抗剪螺栓的剪切和纯摩擦耗能两阶段的等效粘滞阻尼系数分别为0.318、0.671,纯摩擦耗能阶段的耗能能力较好。在钢框架中摩擦"塑性铰"的形成与发展符合抗震性能要求,Pushover分析可作为结构抗震性能评估的有效方式。 相似文献
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为研究FRP加固对装配式梁柱节点及整体框架结构抗震性能的影响,本文基于OpenSEES有限元程序,建立了某装配式梁柱节点的有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。同时选用合适的FRP约束混凝土本构关系来表征FRP对混凝土性能的提升作用,设计3种装配式梁柱节点FRP加固方案,并通过有限元数值模拟,分析比较了节点承载力、滞回曲线和位移延性的差异,考察了FRP包裹层数等因素对节点承载力的影响。随后对装配式框架结构设计了3种FRP加固方式,并选取3条地震波进行结构动力时程分析以考察结构抗震性能。结果表明：FRP环向包裹加固及纵向加固能分别有效提高节点的延性能力和承载能力;FRP加固的装配式框架结构具有更好的延性及耗能能力,能有效增强结构的整体抗震性能,为装配式结构FRP加固设计提供参考。 相似文献