動力荷載作用下多自由度結(jié)構(gòu)非線性恢復(fù)力識別研究.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)在地震等強(qiáng)動力荷載作用下的損傷識別和性能評估是災(zāi)后救援、安全評估和恢復(fù)重建中所需解決的關(guān)鍵問題。在強(qiáng)動力荷載作用下,工程結(jié)構(gòu)的損傷發(fā)生發(fā)展過程是一個典型的非線性過程,以往基于結(jié)構(gòu)測量和特征值提取的以結(jié)構(gòu)剛度降低來描述結(jié)構(gòu)損傷的反分析方法嚴(yán)格來講僅適用于線性動力系統(tǒng),且結(jié)構(gòu)的非線性特征具有明顯的差異性,因此,研究具有一般意義的結(jié)構(gòu)非線性行為識別方法對工程結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下?lián)p傷的定性和定量評估具有重要意義。
　　基于上述背景

2、,本文將結(jié)構(gòu)的非線性恢復(fù)力作為描述結(jié)構(gòu)非線性行為的直接指標(biāo)進(jìn)行識別,提出和發(fā)展了具有一般意義的多自由度非線性結(jié)構(gòu)的損傷識別方法,為結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下?lián)p傷的發(fā)生發(fā)展過程進(jìn)行監(jiān)測以及對結(jié)構(gòu)耗能進(jìn)行定量評估提供了新方法。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、在理論方法中,提出了一種基于二重切比雪夫多項式的多自由度結(jié)構(gòu)非線性恢復(fù)力的識別方法,該方法能夠在結(jié)構(gòu)質(zhì)量和結(jié)構(gòu)非線性特性均未知的條件下,對體系的非線性恢復(fù)力、結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布及其非線性特性進(jìn)行

3、有效地識別。基于結(jié)構(gòu)激勵及其相應(yīng)的響應(yīng)時程,利用最小二乘優(yōu)化算法和牛頓第三定律,從結(jié)構(gòu)動力平衡方程出發(fā),分別討論了該識別方法在結(jié)構(gòu)激勵完整和非完整兩種情況下的具體實(shí)現(xiàn)過程。
　　2、在數(shù)值模擬中,利用達(dá)芬系統(tǒng)、基于形狀記憶合金(shape memory alloy,SMA)材料的阻尼器(簡稱SMA阻尼器)理想雙旗形系統(tǒng)、和基于磁流變阻尼器(Magneto-Rheological damper,簡稱MR阻尼器)的滯回系統(tǒng)三類非線性模

4、型來模擬結(jié)構(gòu)的非線性行為,分別考慮無噪聲影響和6％環(huán)境噪聲水平影響,并與既有的基于冪級數(shù)多項式模型的識別方法進(jìn)行了對比,且在多自由度數(shù)值算例模型中引入多個非線性模型來模擬工程結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的多處損傷,考慮不同的激勵位置,驗(yàn)證了該識別方法的有效性。
　　3、在一個四層框架模型中分別安裝MR阻尼器和SMA阻尼器來模擬結(jié)構(gòu)的非線性行為,利用力錘施加沖擊荷載,對該多自由度非線性結(jié)構(gòu)開展了不同激勵方式下的動力實(shí)驗(yàn)。僅基于結(jié)構(gòu)激勵及其響應(yīng)的時域