损伤指标

摘要： 汽车碰撞道路护栏导致的胸腹部肝脏损伤是最常见的事故损伤类型之一。为了分析城市道路护栏贯穿驾驶员人体肝脏组织产生损伤的相关因素,选取我国城市道路常见的矩形隔离护栏简化成薄壁长杆为例,根据前人在穿甲侵彻领域的动能杆高速侵彻问题的研究,利用高速长杆侵彻目标靶这一经典的弹靶系统损伤评估问题的基本概念、研究方法和理论模型,并将医学与工程软件相结合,建立起具有我国人体特征的肝脏及胸腹部骨骼贯穿有限元模型。运用软件LS-DYNA进行基于人体肝脏生物力学模型的薄壁长杆贯穿仿真模拟,并通过“动能杆碰撞损伤指标”分析出影响薄壁长杆贯穿肝脏及胸腹部骨骼产生损伤的相关因素。该仿真结果与医学案例和事故案例吻合较好,说明本文建立的贯穿人体肝脏的有限元模型的有效性。

摘要： 材料的微观损伤反映了结构损伤的内在本质,建立由材料损伤表达的构件地震损伤模型是基于性能抗震设计的重要基础。为实现从材料损伤到构件整体损伤的过渡,建立了由剪跨比和轴压比表达的钢筋混凝土柱(RC柱)失效模式判别准则,以混凝土的受压损伤信息表征RC柱的材料损伤,计算典型损伤区域的混凝土受压损伤因子最大平均值作为损伤指标。通过柱在低周往复荷载作用下形成的具有明确物理意义的骨架曲线,确定构件性能临界点和相应的混凝土材料受压损伤阶段,由此建立基于材料损伤的构件地震失效模型。以弯曲失效为例,经多组构件统计分析,由混凝土受压损伤信息建立RC柱性能阶段判别标准,从本质上反映了RC柱失效演化过程中内在损伤发展规律,实现了RC柱的地震损伤量化。

摘要： 受压荷载作用下混凝土微裂缝损伤的产生和发展对于特殊混凝土结构具有较大影响。该文章从理论上分析了混凝土材料受压开裂初期固体内产生非线性调制现象的原理,关联混凝土材料微裂缝密度与非线性声场调制作用下的非线性响应改变量。有限元模拟了混凝土材料的细观非线性及微裂缝开展,探究非线性声场调制作用下不同开裂状态微裂缝处的开合状态及非线性调制超声信号的传播特性。发现当压缩应力小于5%极限压缩应力范围内时,非线性声场技术的边代峰计数损伤指标变化远比数字图像法测得的微裂缝密度改变明显,对微裂缝的表征具有优势。通过试验研究发现,该方法对宽度为80μm及以下的微裂缝产生和扩展具有较好的可测性,当损伤指标峰值计算结果为(0.02,0.2)区间时,混凝土材料产生微裂缝。在混凝土稳定损伤阶段,该研究给出了损伤指标峰值与裂缝密度的线性回归数值关系。

摘要： 为确保桥梁结构在运营期间的安全性能,以某大型公铁两用钢桁梁桥为研究背景,开展基于高斯贝叶斯网络(Gaussian Bayesian network,GBN)的钢桁梁桥损伤识别研究。建立该钢桁梁桥的有限元模型,对桥梁在汽车和列车作用下的耦合振动效应进行分析,并研究不同荷载因素对桥梁振动效应的影响;构建以移动荷载为1级节点,桥梁挠度为2级节点,桁架单元峰值应力为3级节点的GBN网络模型;通过有限元分析,获取桥梁结构在不同荷载因素作用下的训练数据,并对构建的GBN网络进行训练,得到能够准确表征各级节点复杂映射关系的网络模型。结合训练后的GBN网络模型和基于结构单元峰值应力残差的损伤指标,分别对钢桁梁桥在单点损伤、多点损伤以及不同损伤程度工况下的损伤识别进行研究,并对比分析不同移动荷载对桥梁结构损伤识别结果的影响。研究结果表明:基于训练后的GBN网络,能够准确地实现钢桁梁桥的损伤定位,并根据损伤指标计算值对结构的损伤程度进行量化;此外,对比汽车和列车荷载作用下的损伤识别结果,基于汽车荷载作用下的损伤识别结果具有更高的精度。

摘要： 基于压电阻抗法的采用统计学参数作为损伤指标评估螺栓松动的方法有着广泛的应用,然而采用该方法的试验对象多数为实验室条件下的板等结构,并非真实结构.因此,针对真实的法兰结构,这些损伤指标是否适用、是否需要改进仍需进一步研究.通过实验,得出不同损伤指标与法兰结构螺栓松动之间的规律:螺栓松动的程度越大位置越近,均方根偏差(RMSD)、平均绝对百分比偏差(MAPD)、相关系数差(CCD)的值越大,而指标Ry/Rx因无显著规律不适合作为评估法兰结构螺栓松动的损伤指标.通过对比结果发现:结构差异对前3个损伤指标均有不同程度的影响,改进后的损伤指标均方根变化率(RMSCR)只与法兰结构螺栓松动的位置和程度有关,受结构差异影响小.因此,RMSCR具有重要实践意义:当任一压电片损坏时只需更换为同型号的压电片即可,无需更新损伤指标库.通过实验验证了上述结果的正确性与基于RMSCR的法兰结构螺栓松动检测方法的适用性.

摘要： 轧辊是轧钢生产中的主要部件,在复杂应力下容易产生表面裂纹,对轧辊的使用寿命、轧材质量有严重的影响,因此轧辊表面裂纹检测至关重要.轧辊出现损伤时,其固有频率也会发生改变.采用振动法比较分析不同位置的表面裂纹对轧辊固有频率、位移模态、应变模态和一阶模态下轴向位移频响函数的影响.结果表明:一阶模态下的轴向位移对轧辊表面裂纹位置检测识别最敏感,可以作为裂纹位置判断的主要标识量.

摘要： 混凝土空心板梁桥,由于其构造特性以及受力的合理性,同时在适应街道环境方面有特有的优势,所以成为城市桥梁中被应用最广泛的桥型;而且根据以往的震害经验也可以知道,一些建设年代比较久远以及地质条件较差的混凝土空心板梁桥,是城市桥梁中的抗震薄弱环节.为此,该文针对混凝土空心板梁桥的性能水平,对其进行了损伤分析,确定其在地震发生时的易损构件有桥墩墩柱和支承连接装置;并以墩柱的延性为控制参数,定义了桥墩墩柱的损伤指标,同时以相对位移延性比为控制参数,定义了板式橡胶支座的损伤指标.

摘要： 本文对复合材料圆柱壳结构健康监测进行了研究,采用应力波技术结合融合损伤概率成像算法,对损伤进行了监测和识别。首先通过在圆柱壳内壁设置压电传感器阵列,使用多通道阵列扫查系统依次在结构中激励和接收应力波信号;然后分别通过相关系数分析和盒维数分形分析方法处理信号,计算出不同传感器路径上的损伤指标;最后利用经过坐标变换以及图像融合方法改进的损伤概率成像算法,实现对复合材料圆柱壳结构中损伤的可视化识别。数值仿真和实验研究结果表明,应力波能够有效地监测和识别出复合材料圆柱壳结构中的损伤,所改进的融合概率成像算法能够提高损伤位置识别的精度。

摘要： 本文对复合材料圆柱壳结构健康监测进行了研究,采用应力波技术结合融合损伤概率成像算法,对损伤进行了监测和识别.首先通过在圆柱壳内壁设置压电传感器阵列,使用多通道阵列扫查系统依次在结构中激励和接收应力波信号;然后分别通过相关系数分析和盒维数分形分析方法处理信号,计算出不同传感器路径上的损伤指标;最后利用经过坐标变换以及图像融合方法改进的损伤概率成像算法,实现对复合材料圆柱壳结构中损伤的可视化识别.数值仿真和实验研究结果表明,应力波能够有效地监测和识别出复合材料圆柱壳结构中的损伤,所改进的融合概率成像算法能够提高损伤位置识别的精度.

摘要： 为研究大跨度斜拉桥桥塔在地震作用下的损伤演化过程,以某座主跨为432 m的铁路钢桁斜拉桥为例,基于OpenSEES软件建立桥梁有限元模型,采用增量动力分析法,对比了纵向地震波输入下以桥塔截面纵向钢筋应变与曲率为损伤指标的桥塔损伤程度,并选取钢筋应变指标用于桥塔在双向水平地震动作用下的损伤演化过程分析.结果表明:钢筋应变对于桥塔的损伤评价适用性更强;斜拉桥桥塔在地震作用下的损伤主要发生在塔底、中塔柱及上横梁处;纵向地震波输入时,塔底先出现损伤,接着是中塔柱,最后是上横梁处;双向水平地震动作用时,塔底仍最先受损,继而是上横梁处,最后是中塔柱;与纵向地震动单独作用时相比,双向水平地震动作用会显著增大桥塔的损伤程度,在进行桥塔的损伤评估时,应予以重视.

摘要： 桥梁支座是连结桥梁上部结构与下部结构核心部件,作用巨大.本文大致对比了桥梁结构中常见的3种中橡胶支座的力学性能,并基于性态抗震设计思想,用水平方向支座相对位移延性比来定义它们的不同破坏状态下的损伤指标,为桥梁系统抗震性能评估和地震灾后现场工作提供参考.

摘要： 模态参数的测量和识别存在一定的误差,制约了损伤指标在桥梁结构健康监测中的应用.本文分析了模态参数测量和识别过程中存在的误差类别,推导了结构刚度对模态参数的灵敏度,研究了频率、振型、模态应变能等指标对模态参数测量和识别误差的适应性.结果表明:频率测量的误差较小,其对损伤指标的影响可以忽略不计.因测点数量等条件限制,振型的测量和识别误差较大,其对由振型构造的损伤指标的影响也比较明显,在实际应用中应引起足够的重视.振型测量和识别误差虽对MAC值的影响较小,但结构损伤对MAC值同样不够敏感.模态参数测量和识别误差对模态应变能变化率的影响较大,容易造成损伤位置的误判,以现有的监测技术,采用模态应变能变化率作为损伤诊断指标时,对小于10％的损伤识别效果还不够理想.

摘要： 非结构构件震害在近年来的地震灾害中屡见报道.非结构构件的破坏将会造成极大的人员伤亡、财产损失,甚至运营中断,因此非结构构件的破坏机理和抗震设计方法研究逐渐引起重视.本文主要介绍了吊顶系统的震害情况,综述了非结构构件地震响应和破坏机理研究、基于性能的非结构构件易损性分析以及非结构构件抗震设计反应谱分析理论.最后指出需要从考虑不同主体结构的非结构构件抗震性能、损伤指标、基于混合法的易损性分析、楼面反应谱分析理论以及抗震构造措施等方面开展非结构构件的抗震性能研究.

摘要： 桥梁网络在地震灾害下的性态对于地震灾害评估以及救援等防灾减灾行动决策都至关重要,而桥梁网络性态评估的一个关键问题是桥梁性态之间的相关性评价.本文首先探讨现有桥梁抗震性态评估以及桥梁抗震性态相关性研究成果,并以此出发提出了一桥梁抗震性态相关性通用模型.通用模型考虑了美国太平洋地震研究中心对于工程结构抗震性态分析框架中包含的各个变量,为桥梁网络抗震性态分析打下了基础.桥梁抗震性态相关性是桥梁网络抗震性态分析的一个关键问题。本文通过对现有桥梁网络中单体桥梁抗震性态及桥梁抗震性态相关性模型相关成果进行分析讨论，对桥梁网络抗震性态相关性通用模型进行初步探索。以PEER中心提出的工程结构抗震性态分析的PEER框架为基础，研究各个与性态有关的变量的相关系数通用表达式，可以得到以下结论:对己经存在的桥梁网络相关性模型进行改进，从地震强度、工程需求参数和损伤指标三方面对桥梁网络性态相关性进行全面研究分析，充分考虑PEER框架中对桥梁性态的影响因素，基于PEER框架，初步构建桥梁损伤性相关模型。通过PEER框架变量分析桥梁在地震强度、工程需求参数和损伤指标三个方面之间的相关性，对各个方面所受到的影响因素进行考虑，计算得到桥梁之间的相关系数。本通用模型只是对于一般情况下的讨论，如果已知PEER框架中各变量之间的函数关系，则通用模型可做进一步简化，从而为桥梁网络抗震性杰分析打下基础。

摘要： 本文提出采用精细加权组合法计算整体结构损伤指标的损伤评估准则,以上海申都大厦加固工程为研究对象,在SAP2000中建立三维塑性铰有限元消能减震模型.基于API的二次开发功能编写了两个用于计算结构损伤指标的OAPI插件,利用插件分别从构件、楼层和整体结构的层面对添加有加劲阻尼器的减震结构在大震作用下进行了基于损伤的性能评估.结合评估结果对阻尼器减震效果进行了探讨,并说明了本文针对钢筋混凝土框架结构的损伤评估方法的有效性.

摘要： 点阵材料由于其高的比强度和比刚度受到广泛关注,而点阵材料的损伤检测方法也是关注的重要问题之一.间隔平滑法是基于模态振型的损伤检测方法,其最大优势在于不需要健康结构的振动信号即可进行损伤检测.以间隔平滑法作为基础,对点阵材料板的无损检测进行了研究.而点阵材料板由于刚度不连续而不能使用传统的间隔平滑法,需要对间隔平滑法进行改进.考虑到刚度不连续,使用对损伤指标的局部的归一化来减小刚度不连续对损伤检测结果的影响,获得比较好的计算结果,最后用实验对检测方法进行了验证.

摘要： 本文从能量概念出发，考察填充墙吸收地震能量的能力及其影响因素;研究发现，填充墙要先于梁柱吸收地震能量，且地震动的频谱特性、加速度峰值和填充墙的屈服强度对其吸收地震能量有着重要影响；并采用Park&Ang损伤指标对填充墙框架结构的损伤进行整体抗震性能评估;结果表明，合理布置填充墙之后，由于填充墙的损伤而预先吸收地震能量，能够使结构楼层的损伤指标以及结构整体损伤指标降低。

摘要： 汶川地震后,结构的倒塌日益成为工程研究的重点课题.本文建立基于构件重要性的结构地震损伤指标,该指标定义为构件损伤的加权组合,并通过引入构件重要性系数考虑构件的破坏对整体结构损坏的影响以确定相应权重.对包含墙板构件的整体结构进行地震作用下的弹塑性时程分析,采用基于梁柱杆件的墙板宏观模型模拟墙体和楼板,计算结果基本能反映结构的破坏状态.

摘要： 安全气囊意外打开可能对前排乘员造成损伤，尤其是离位儿童乘员。本文依据美国FMVSS208法规中三岁离位儿童头部靠近仪表板的位置，采用MADYMO软件模拟双级点爆气囊对儿章假人的伤害，研究儿童受伤的特点和机理;讨论双级点爆气囊的主要参数对头部、胸部、颈部的人体损伤指标的影响，并以儿童伤害最小为目标进行优化设计，为双级气囊参数设计提供了参考。

摘要： 碳纤维增强复合材料(CFRP)由于强度高、重量轻、适应面广等特点，成为土木工程修复和加固工程中引人注目的替代材料。剥离破坏是CFRP加固结构时常见的破坏方式，一旦发生剥离破坏，将达不到预期的加固效果，不仅造成材料浪费，而且被加固结构也存在安全隐患。可以采用无损检测(NDT)的方法对剥离损伤进行识别。利用压电陶瓷对CFRP加固的混凝土柱的剥离损伤进行试验研究，以确定损伤的位置和程度。将一组压电陶瓷(如镐钛酸铅，简称PZT)预埋在小体积混凝土中，制成“智能骨料”，并将其预埋在混凝土柱内的指定位置。柱表面进行CFRP加固处理，在指定位置设置人工模拟剥离损伤。将另一组PZT片粘贴在具有人工剥离损伤处的表面。利用扫频波对具有预先设定剥离区域的CFRP加固混凝土试件进行试验，其中三个预埋的“智能骨料”作为作动器，表面粘贴的PZT作为传感器。对接收到的检测信号，利用傅里叶频谱分析与定义的两个基于小波包分析的损伤指标进行计算，不但成功检测到模拟的剥离区域，而且可以看出损伤指标对试件剥离损伤程度具有足够的灵敏度。

摘要： 本发明公开了一种基于损伤诊断指标非线性窄域特征的桥梁损伤识别方法，所述方法采用健康状态下的结构响应数据构建具备非线性窄域特征的结构损伤诊断指标，通过获得具备非线性窄域特征的结构损伤诊断指标，结合基于K段主曲线算法的分段线性化方法和局部主成分分析方法，构建结构损伤诊断特征，建立结构损伤判别因子，找出其中的损伤阈值。通过带诊断状态下的结构损伤判别因子与损伤阈值进行对比，从而判断桥梁结构是否发生损伤。本发明解决了多种环境因素和荷载作用对多重超静定桥梁结构运营状态实时监测的影响，导致桥梁结构损伤识别有效率低的缺点。

摘要： 本发明公开了一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法，包括以下步骤：(1)基于含分层损伤复合材料层合板的边界条件和分层损伤参数建立其数学模型；(2)基于里兹法假设层合板变形场的形函数，并结合一阶剪切变形理论进行层合板的屈曲过程和屈曲载荷求解；(3)基于断裂力学方法预测层合板内部分层损伤的扩展过程及其失效载荷；(4)以分层面积作为评估指标，将含不同分层损伤的层合板的屈曲和失效载荷进行线性拟合得到含分层损伤层合板损伤容限的表征关系式。本发明基于理论方法预测含分层损伤层合板的屈曲、分层扩展和失效过程，并采用分层面积作为评估指标来对含分层损伤的层合板损伤容限进行表征，可显著提高计算效率，降低试验成本。

摘要： 本发明公开了一种线性相关结构损伤诊断指标的核函数显式映射重构方法，所述方法采用健康状态下的桥梁结构响应数据构建结构损伤诊断指标，对不具有线性窄域特征的结构损伤诊断指标，采用多项式核函数的显示映射，建立结构损伤诊断指标的重构指标。利用隐含环境变量法，建立重构指标的结构损伤诊断特征，并结合马氏距离，建立桥梁结构损伤诊断判别因子，找出其中损伤阈值。通过待诊断状态下结构损伤诊断指标所得的结构损伤判别因子与损伤阈值进行比较，从而判断桥梁结构是否出现损伤。本发明解决了复杂环境影响下线性相关的结构损伤诊断指标不具备线性窄域特征，导致桥梁结构损伤状态识别准确性低的缺点。

摘要： 本发明公开了一种非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法，所述方法采用无损伤状态下的桥梁结构响应数据构建结构损伤诊断指标，对非线性相关的结构损伤诊断指标，采用非线性窄域特征判别因子判定是否具备非线性窄域特征。对不具备非线性窄域特征的结构损伤诊断指标，采用局部切空间排列法，建立结构损伤诊断指标的主要特征坐标矩阵，利用局部切空间排列法的逆运算，建立结构损伤诊断指标的重构指标。本发明解决复杂环境影响下非线性相关的结构损伤诊断指标不具备非线性窄域特征，导致损伤诊断指标分段线性化准确性低的缺点。

摘要： 本发明公开了一种基于损伤诊断指标非线性窄域特征的桥梁损伤识别方法，所述方法采用健康状态下的结构响应数据构建具备非线性窄域特征的结构损伤诊断指标，通过获得具备非线性窄域特征的结构损伤诊断指标，结合基于K段主曲线算法的分段线性化方法和局部主成分分析方法，构建结构损伤诊断特征，建立结构损伤判别因子，找出其中的损伤阈值。通过带诊断状态下的结构损伤判别因子与损伤阈值进行对比，从而判断桥梁结构是否发生损伤。本发明解决了多种环境因素和荷载作用对多重超静定桥梁结构运营状态实时监测的影响，导致桥梁结构损伤识别有效率低的缺点。

摘要： 本发明公开了一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法，包括以下步骤：(1)基于含分层损伤复合材料层合板的边界条件和分层损伤参数建立其数学模型；(2)基于里兹法假设层合板变形场的形函数，并结合一阶剪切变形理论进行层合板的屈曲过程和屈曲载荷求解；(3)基于断裂力学方法预测层合板内部分层损伤的扩展过程及其失效载荷；(4)以分层面积作为评估指标，将含不同分层损伤的层合板的屈曲和失效载荷进行线性拟合得到含分层损伤层合板损伤容限的表征关系式。本发明基于理论方法预测含分层损伤层合板的屈曲、分层扩展和失效过程，并采用分层面积作为评估指标来对含分层损伤的层合板损伤容限进行表征，可显著提高计算效率，降低试验成本。

摘要： 本发明公开了一种非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法，所述方法采用无损伤状态下的桥梁结构响应数据构建结构损伤诊断指标，对非线性相关的结构损伤诊断指标，采用非线性窄域特征判别因子判定是否具备非线性窄域特征。对不具备非线性窄域特征的结构损伤诊断指标，采用局部切空间排列法，建立结构损伤诊断指标的主要特征坐标矩阵，利用局部切空间排列法的逆运算，建立结构损伤诊断指标的重构指标。本发明解决复杂环境影响下非线性相关的结构损伤诊断指标不具备非线性窄域特征，导致损伤诊断指标分段线性化准确性低的缺点。

摘要： 本发明公开了一种肠损伤的通透性指标在制备重症急性胰腺炎诊断试剂中的应用，所述的通透性指标谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)，主要来自于发生铁死亡的肠上皮细胞所释放的；所述诊断试剂通过检测被试者的肠上皮细胞所释放的谷胱甘肽过氧化物酶4，并与健康对照组的平均水平相比较，来判断被试者发生重症急性胰腺炎的风险。本发明还公开了用于诊断重症急性胰腺炎的试剂盒，预测SAP发病病程中具有良好的灵敏度，以及在诊断SAP和评价治疗情况有较好的表现。

摘要： 本发明公开了一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其中，通过对整体剪力墙的有限元分析，基于能量等效将材料设计值、极限值的状态均等效为标准值模型的损伤状态，并包括以下步骤：建立采用材料设计值或极限值对应构件性能状态的有限元模型，分析得到墙体承载力‑位移曲线，根据力‑位移围合的面积作为该状态的能量值；根据能量等效原则，确定基于标准值模型的承载力‑位移曲线中的位移数值，从而确定墙肢所处的损伤状态与损伤参数。本发明基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法由于采用了在通用有限元软件中针对剪力墙损伤模型和参数计算，通过能量等效的方式进行处理，可以迅速且合理的确定损伤状态，计算预测更为精准。

摘要： 本发明公开了一种线性相关结构损伤诊断指标的核函数显式映射重构方法，所述方法采用健康状态下的桥梁结构响应数据构建结构损伤诊断指标，对不具有线性窄域特征的结构损伤诊断指标，采用多项式核函数的显示映射，建立结构损伤诊断指标的重构指标。利用隐含环境变量法，建立重构指标的结构损伤诊断特征，并结合马氏距离，建立桥梁结构损伤诊断判别因子，找出其中损伤阈值。通过待诊断状态下结构损伤诊断指标所得的结构损伤判别因子与损伤阈值进行比较，从而判断桥梁结构是否出现损伤。本发明解决了复杂环境影响下线性相关的结构损伤诊断指标不具备线性窄域特征，导致桥梁结构损伤状态识别准确性低的缺点。