基于响应扩展的大跨空间结构损伤识别理论研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51868026
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:41.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0804.结构工程
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:徐思东; 马俊; 陈剑毅; 冯隆琨; 江一帆; 周健涛; 邓葳;
- 关键词:
项目摘要
Thousands of large-span spatial structures (LSS) have been erected worldwide, of which the safety performance attracts extensive attention. Therefore, the damage identification for LSS has been always a hot research topic in recent years. Normally, a large-span spatial structure consists of hundreds of joints and members, meaning a huge size of the potential damages. The sensors are whereas limited and can supply only a few measured data, which can hardly satisfy the need of accurately identifying the damages in a real structure. In order to solve this technical bottleneck, this project systematically studies the theory for expanding the structural responses and identifying the structural damages based on the expanded structural responses. The novel methods for expanding the static and dynamic responses from a few tested freedoms to all freedoms are studied respectively, which can increase the usable testing data. The composition of the expansion errors is analyzed and the error-controlling methods are developed. For static loading, environmental excitation and step excitation, the corresponding identification strategies are developed, which utilize the expanded static responses, the expanded dynamic responses and the combination of the two kinds of expanded responses. By numerical analysis and model testing, the effectiveness of the response expansion methods and damage identification strategies are validated. The influence of the main factors, such as loading patterns, sensor layout, expansion errors, the sampling time and frequency of the dynamic responses, is also investigated. The study results can avoid identifying the closely space modes, improve both the structural testing efficiency and the damage identification accuracy, and establish the basis for the engineering practice of the damage identification of LSS.
目前国内外有数以万计的大跨空间结构正在服役,它们的安全性能备受关注,准确识别此类结构的损伤非常重要。由于大跨空间结构的节点和杆件数量众多,识别规模非常庞大,因此有限测点提供的实测信息不能满足此类结构损伤识别的需要。为解决该技术瓶颈,本项目系统研究大跨空间结构的响应扩展和基于扩展后响应的损伤识别理论。分别研究静、动力响应由少数测点扩展至全自由度的方法,分析其误差构成机理,发展相应的误差控制方法,以增加高质量的可用测试信息。引入扩展后的静、动力响应,针对静力加载、环境激励和阶跃激励,分别发展基于静、动力响应扩展和两种响应扩展相结合的损伤识别策略。通过数值模拟和模型试验,验证响应扩展方法和损伤识别策略的有效性,重点考察加载模式、测点布置、扩展误差及采样时长等因素对损伤识别规模与精度的影响。研究成果将避免识别密集模态、提高测试效率、改善损伤识别效果,为大跨空间结构损伤识别的工程应用奠定理论基础。
结项摘要
由于大跨空间结构的节点和杆件数量众多,识别规模非常庞大,因此有限测点提供的实测信息不能满足此类结构损伤识别的需要。为了增加可用测试信息,本项目研究了大跨空间结构由阶跃激励先后产生的静、动力响应扩展理论,并发展了基于静、动力响应扩展的损伤识别方法。具体而言,建立了基于贡献模态的静力位移扩展新方法,构建了静力位移间接测量理论,分析了静力位移扩展误差构成机理,提出了基于间接测量的静力位移扩展误差控制策略。相应地,建立了基于贡献模态的动力响应扩展新方法,分析了动力响应扩展误差机理,提出了可靠筛选高质量非测点的方法。进一步,利用扩展后的完备或非完备静、动力响应,分别给出了基于静力位移/柔度灵敏度的结构损伤识别静力方法,研究了基于动力响应扩展识别模态参数的损伤识别动力方法,提出了基于静、动力响应扩展与密集连接卷积神经网络的结构损伤识别方法。多种类型结构的研究结果验证了本项目所提出的静、动力响应扩展理论,扩展误差控制策略和高质量非测点筛选方法以及损伤识别方法的有效性。本项目的研究丰富了结构健康监测相关理论,为大跨空间结构高效实施阶跃激励作用下静、动力测试和有效识别结构损伤提供了一种新的思路。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
索杆张力结构刚度监测的静力位移扩展法误差控制策略
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:建筑结构学报
- 影响因子:--
- 作者:伍晓顺;史亚琴;张雅儒;陈剑毅;李磊
- 通讯作者:李磊
基于跨模型模态应变能指标的网架结构损伤定位
- DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2020.02.005
- 发表时间:2020
- 期刊:浙江大学学报. 工学版
- 影响因子:--
- 作者:伍晓顺;夏巨伟;胡岳芳
- 通讯作者:胡岳芳
Algorithm for rapidly predicting the worst surface accuracy of deployable mesh reflectors
快速预测可展开网状反射器最差表面精度的算法
- DOI:10.1016/j.apm.2021.05.006
- 发表时间:2021-10
- 期刊:Applied Mathematical Modelling
- 影响因子:5
- 作者:Xiaoshun Wu;Runhui Cheng;Tommy H.T. Chan;Guihai Liu;Juwei Xia
- 通讯作者:Juwei Xia
Indirectly measuring the displacements of tension structures under dominant design loads by exerting simple testing loads
通过施加简单的测试载荷来间接测量主导设计载荷下张拉结构的位移
- DOI:10.1016/j.engstruct.2021.113257
- 发表时间:2021-12
- 期刊:Engineering Structures
- 影响因子:5.5
- 作者:Xiaoshun Wu;Runhui Cheng;Guihai Liu;Tommy H.T. Chan
- 通讯作者:Tommy H.T. Chan
Measuring Full Static Displacements of Cable Domes Based Only on Limited Tested Locations
仅根据有限的测试位置测量索穹顶的完整静态位移
- DOI:10.1016/j.apm.2019.08.018
- 发表时间:2020
- 期刊:Applied Mathematical Modelling
- 影响因子:5
- 作者:Xiaoshun Wu;Sidong Xu;Jun Ma;Feng Miao
- 通讯作者:Feng Miao
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其他文献
Mode shape expansions for the dynamic testing of cable domes considering random pretension deviations
考虑随机预紧偏差的索穹动态测试的模态展开
- DOI:10.1016/j.jsv.2017.01.036
- 发表时间:2017-04
- 期刊:Journal of Sound and Vibration
- 影响因子:4.7
- 作者:伍晓顺;邓华;诸德熙
- 通讯作者:诸德熙
基于优化阶跃激励的索穹顶密集模态测试方法
- DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2018.02.011
- 发表时间:2018
- 期刊:浙江大学学报(工学版)
- 影响因子:--
- 作者:伍晓顺;邓华;孙桐海
- 通讯作者:孙桐海
索杆张力结构静力位移的近似模态表达与间接测量
- DOI:10.13849/j.issn.1006-6578.2018.02.041
- 发表时间:2018
- 期刊:空间结构
- 影响因子:--
- 作者:伍晓顺;邓华;徐思东;马俊;陈剑毅;冯隆琨
- 通讯作者:冯隆琨
Determination of Target Modes for Monitoring the Stiffness of Cable Domes Considering Random Pretension Deviations
考虑随机预紧偏差确定监测索穹顶刚度的目标模式
- DOI:10.1061/(asce)em.1943-7889.0001407
- 发表时间:2018-02
- 期刊:ASCE Journal of Engineering Mechanics
- 影响因子:--
- 作者:伍晓顺;邓华;诸德熙
- 通讯作者:诸德熙
银川机场航站楼钢结构风振分析
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:空间结构
- 影响因子:--
- 作者:金波;袁行飞;刘毛方;邓华;付刊林;伍晓顺
- 通讯作者:伍晓顺
其他文献
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