基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)的非線性結(jié)構(gòu)恢復(fù)力識別與建模.pdf

1、由于工程結(jié)構(gòu)材料自身老化、使用荷載的變化、以及地震、強(qiáng)風(fēng)等各種自然和人為因素的作用，實(shí)際工程結(jié)構(gòu)都不可避免地存在著不同程度損傷累積。近年來國內(nèi)外發(fā)生的土木工程安全事故使得人們認(rèn)識到對使用中的結(jié)構(gòu)，即使是新建或者是投入使用不久的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，并據(jù)此對其健康狀況、承載能力和使用壽命進(jìn)行評估和預(yù)測是一項(xiàng)緊迫而重要的課題。同時(shí)，對工程結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行快速識別與性能評估也是有效開展救災(zāi)的緊迫需要。動(dòng)力系統(tǒng)的反分析是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、損傷識別和性

2、能評估中基礎(chǔ)和關(guān)鍵科學(xué)問題之一。經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者的努力，對于線彈性系統(tǒng)的識別問題，已經(jīng)建立了較為完善的理論和方法。嚴(yán)格來講，實(shí)際工程結(jié)構(gòu)均有不同程度的非線性特性，只是其程度有所不同，工程結(jié)構(gòu)的損傷的發(fā)生發(fā)展過程是一個(gè)典型的非線性過程，但是對結(jié)構(gòu)非線性行為的識別理論與方法遠(yuǎn)不如線彈性系統(tǒng)的識別理論成熟。 本文提出了一種基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)的非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的非線性行為的識別方法及其模型化方法，通過理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)對該方法的適用

3、性進(jìn)行了研究。研究內(nèi)容包括如下： 1.建立了基于動(dòng)力響應(yīng)和激勵(lì)時(shí)程的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別方法。該方法適用于線性系統(tǒng)及非線性系統(tǒng)，可識別出線性結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼矩陣以及非線性結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣、等效剛度矩陣和阻尼矩陣，進(jìn)而識別出結(jié)構(gòu)的非線性恢復(fù)力。 2.通過數(shù)值模擬驗(yàn)證了該方法的可靠性。在一個(gè)多層框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型中引入磁流變阻尼器模擬結(jié)構(gòu)的非線性阻尼特性，運(yùn)用現(xiàn)有的磁流變阻尼器的計(jì)算模型，計(jì)算含磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力響應(yīng)。

4、運(yùn)用數(shù)值模擬驗(yàn)證了所提出的方法在單個(gè)激勵(lì)以及完整激勵(lì)下的性能。結(jié)果表明本方法能有效地識別計(jì)算模型結(jié)構(gòu)的非線性阻尼力，并與計(jì)算模型進(jìn)行了比較，結(jié)果吻合良好。 3.設(shè)計(jì)制作一個(gè)多層框架結(jié)構(gòu)模型，在結(jié)構(gòu)中引入MR阻尼器并調(diào)整不同的輸入電流模擬不同程度的非線性恢復(fù)力，開展不同激勵(lì)水準(zhǔn)和不同激勵(lì)方式下的振動(dòng)測試。運(yùn)用實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，運(yùn)用所提出的方法對不同電流下模型結(jié)構(gòu)阻尼構(gòu)件的滯回特性進(jìn)行了識別，并與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明本方法的可行