基于實體單元的三維結構非線性動力分析和損傷識別研究.pdf

1、結構的頻率、振型等模態(tài)參數是結構物理特性(質量、剛度、阻尼)的函數，當結構發(fā)生損傷后，結構的物理特性發(fā)生改變，結構的模態(tài)參數也隨之發(fā)生變化，根據模態(tài)參數改變量就可以確定損傷位置及損傷程度。這種基于結構振動的損傷識別方法具有測試設備簡單、方便，測試過程不會給結構帶來破壞等優(yōu)點，因此越來越受到人們的重視。目前，應用神經網絡技術進行結構的損傷識別已經得到了廣泛的應用。 采用神經網絡技術進行基于結構振動的損傷識別需要事先模擬結構的各種可

2、能損傷狀態(tài)，得出結構在正常使用階段和各種損傷狀態(tài)下的模態(tài)參數，用于神經網絡的學習和訓練，因此能否精確地模擬出結構的實際工作狀態(tài)是該損傷識別方法能否成功的一個關鍵因素。針對以往結構分析所用層模型和桿模型過于粗糙的缺點，本文采用實體單元進行結構的微觀有限元分析，鋼材和混凝土均采用八結點六面體等參單元，采用分離式模型，鋼材和混凝土僅在公共結點處相連接，具有共同的結點位移，分別計算各自的剛度矩陣，根據位移協調條件組成總剛矩陣。 材料的本

3、構模型是影響結構有限元分析精度的重要因素，本文中混凝土采用非線性彈性增量本構模型，鋼材采用彈塑性增量本構模型。本文將現有的混凝土單軸滯回模型的受拉骨架曲線用直線下降段代替，修改了其受拉區(qū)域的卸載規(guī)則，并使用等效應變方法將其應用到三維非線性彈性增量本構模型中。鋼材滯回模型采用現有的雙線性模型，考慮了鋼材的包辛格效應。 在上述理論基礎上，本文使用FORTRAN90語言編制了鋼材、混凝土組合結構的非線性時程分析程序FEDANS，該程序

4、可用于鋼材、混凝土組合結構的動力特性分析，多向地震作用下的線彈性動力響應分析和材料非線性動力響應分析，然后通過兩個算例與通用有限元計算軟件SAP2000的計算結果進行了對比，驗證了本文程序的正確性。同時根據簡支梁在動力荷載下的解析表達式，提出了線彈性時程分析程序校準方法。 在驗證了本文程序FEDANS的正確性后，將該程序應用于實際工程結構，進行了二灘拱壩和鋼管混凝土框架的非線性地震響應分析，找出結構的薄弱位置，為結構的損傷識別提