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结构损伤识别与模型更新方法研究

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东南大学学位论文独创性声明及使用授权声明

第一章绪论

1.1课题的研究背景

1.2国内外研究现状及存在的主要问题

1.2.1结构损伤识别的优化矩阵法

1.2.2结构损伤识别的灵敏度分析法

1.2.3控制基础上的损伤识别方法

1.2.4结构损伤识别方法现状小结

1.2.5存在的主要问题

1.3本文的主要工作

1.3.1主要的研究内容

1.3.2论文中的创新点

第二章基于动—静态测试相结合的结构损伤识别方法

2.1概述

2.2识别理论分析

2.2.1采用应变数据进行损伤识别的理论研究

2.2.2动—静态数据相结合的损伤识别方法

2.3平面桁架模型算例

2.3.1平面桁架模型

2.3.2损伤识别结果

2.3.3损伤程度估计

2.4均质梁模型损伤识别实验研究

2.4.1实验模型及有限元分析模型

2.4.2实验测试结果及分析

2.4.3损伤部位识别结果

2.5本章小结

第三章用于结构损伤识别的动态方法

3.1绪言

3.2识别理论分析

3.2.1结构模态参数识别原理及方法

3.2.2振动反演理论

3.2.3结构损伤部位识别方法

3.3砌体模型试验

3.3.1试验模型的设计与制作

3.3.2模型动态测试

3.3.3动态测试结果分析

3.3.4损伤部位识别

3.4工程应用

3.4.1工程概况

3.4.2结构动-静测试及鉴定方案

3.4.3动态测试参数分析及识别结果

§3.5本章小结

第四章动-静测试结合的识别方法在砌体结构中的应用

4.1绪言

4.2采用动-静态测试数据进行损伤识别的原理

4.3等效体积单元在砌体结构有限元分析中的应用

4.3.1等效体积单元的特点

4.3.2等效体积单元的破坏及失效模式

4.4砌体结构模型动态参数识别

4.4.1模型平移时的动态特性测试及分析

4.4.2拟静力试验过程中的动态测试及参数识别研究

4.5砌体模型的拟静力试验

4.5.1试验概况

4.5.2试验现象分析

4.6有限元模拟分析

4.6.1建模及线性分析

4.6.2模拟砌体带裂缝工作状态的有限元分析方法

4.6.3有限元分析结果与试验结果对照及讨论

4.7结构损伤识别分析

4.8本章小结

第五章模型动态特性调整技术研究

5.1绪言

5.2结构动态特性调整的理论基础

5.3理论研究分析

5.3.1针对质量进行调整的方法

5.3.2针对刚度进行调整的方法

5.3.3调整方法讨论

5.4动态特性调整的算例分析

5.5采用附加质量进行动态特性调整的试验分析

5.5.1试验目的及方案

5.5.2试验结果及分析

5.6本章小结

第六章结论与展望

致谢

攻读博士期间发表的论文

参考文献

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摘要

该文在系统总结了近年来结构损伤识别及模型更新领域比较成熟的方法和新的研究思路基础上,进行了针对模态试验中只获得低阶模态及部分自由度测试信息条件下的结构损伤识别方法及模型更新方法研究,提出了适用于建筑结构损伤定位的方法以及结构模型局部动态特性更新的方法.为此,该文就以下几个方面开展了探索性的研究工作:1、采用动-静态测试数据进行结构损伤识别方法的研究在对应用模态参数进行结构损伤识别现状的研究基础上,通过对算法优劣性和适用性的比较,确定采用信号匹配技术作为该文研究损伤识别方法的理论基础.进而利用预测分析结果与试验测试结果的差异,提出了采用动—静态测试数据相结合的识别方法,进行结构损伤识别研究.2、用于结构损伤识别的动态方法研究主要研究脉动测试数据用于结构损伤识别的方法.内容包括:完成砌体结构模型的脉动测试;为了识别准确的砌体结构固有频率和相应的振型,提出动态参数识别的互补校正法:针对砌体结构模型,应用振动反演理论进行结构参数的识别研究,并对采用结构剩余刚度及残余力向量来判定砌体结构损伤部位的方法进行了研究.3、砌体模型试验研究对三层1/2比例的砖混房屋模型进行拟静力试验和脉动测试试验.应用该文方法进行了结构损伤部位识别研究;为使结构的局部动态特性满足即定的要求,进行砌体模型层间质量的调整试验研究;监测结构在平行移动过程中及在拟静力试验各个阶段的动态特性变化;研究结构模型在拟静力试验过程中的刚度退化、强度变化规律和破坏形态.4、模型动态特性更新方法研究针对损伤结构的动态特性不满足设计使用要求,或完好结构面临振动响应控制与调整问题的情况,通过对损伤识别方法的深入研究和改进,介绍了一种基于反演理论的无阻尼结构动态特性调整方法,目的是优化结构的工作性能,同时也为损伤结构的修复改造提供一种新思路.5、针对砌体带裂缝工作状态的有限元建模及分析鉴于砂浆及砌块材料之间工作机理的特殊性,提出应用等效体积单元(RVE)进行空间砌体结构有限元建模及非线性分析的方法,并结合反演理论进行了砌体结构模型的优化更新方法研究.

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