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《武汉理工大学》 2003年
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高耸塔架结构节点损伤的两步诊断法

黄东梅  
【摘要】: 电视塔、输电塔等高耸塔架结构是一类应用广泛的结构型式,在这类结构中,节点是用螺栓或焊缝联结的。由于螺栓和焊缝在长期的风荷载引起的结构振动中会产生松动或裂缝,如不及时发现,则会造成节点损伤的扩展,在强风作用下甚至会引起结构的倒塌,因此及时进行结构节点损伤的诊断是十分必要的。对于简单结构,已经有比较成熟的方法进行损伤诊断,但是对于大型复杂结构,由于种种困难的存在,一步诊断法难以在实际工程中应用,研究用于大型结构的两阶段损伤诊断方法是十分必要的,因此,本文的主要工作如下: 1.把损伤诊断方法进行了归类,主要总结为直接模型诊断方法和间接模型诊断方法,接着对前人研究的两步诊断法进行了总结。 2.对于塔架结构,节点连接处螺栓的松动或焊缝的脱落可以用与结构单元端部连接状况密切相关的固结系数来描述,前人已经给出了节点半刚性连接的平面单元单元刚度矩阵,本文在此基础上直接根据节点损伤的定义提出另外一种建模方法:三单元组合建模法,并推导了组合单元的平面单元刚度矩阵,用此法同样能够很方便的建立起空间结构的节点损伤模型。 3.分析了残余力理论和应变模态理论,对模态特别是应变模态的计算分析方法和实验模态分析方法进行了推导和总结,为理论数据的获得和实测数据的获得奠定了理论基础。 4.分析了神经网络的理论基础和特点,针对结构的损伤诊断问题对神经网络的结构选取、训练函数的选取和训练样本的选取进行了分析和总结;分析了遗传算法的基本原理和特点,针对简单遗传算法迭代收敛慢的缺点提出了一种综合了改进遗传算法和变尺度法各自优点的混合遗传算法,经过改进后的混合遗传算法的迭代收敛性有了很大的改善;最后,总结和归纳了模糊模式识别的基本原则和特点。 5.提出了两种损伤诊断两步法:分层神经网络两步法和指标分析与反分析两步法。分层神经网络两步法的第一层神经网络以区域残余力向量为输入向量,以子区域等级阈值向量为输出向量训练而成,第二层神经网络以损 伤区域的杆端应变模态向量为输入向量,以损伤区域的杆端损伤程度为输出 向量训练而成;指标分析与反分析两步法的第一步通过对节点残余力向量进 行分析来确定结构含有可能损伤杆端的杆件的位置,第二步把可能损伤杆件 的杆端损伤因子作为设计变量,以可能损伤杆件的损伤前后的杆端应变模态 差向量的2范数作为目标函数,应用改进的混合遗传算法进行反分析运算, 最终得到具体的损伤杆端位置及其损伤程度。通过例子的仿真分析可知这两 种方法都能得到令人满意的结果。 6.为了将理论用于实际工程,本文以湘江输电塔为工程仿真实例,用 ansys有限元分析软件建立起湘江输电塔的节点损伤有限元模型,分析了输 电塔的动力特性,得到了应变模态的实测方案,运用应变模态、神经网络和 模糊识别方法进行了输电塔的损伤诊断两步法运算,结果是令人满意的。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TU347

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 瞿伟廉;秦文科;;输电塔法兰联结节点螺栓松动损伤诊断改进的模糊模式识别方法[J];地震工程与工程振动;2006年06期
2 瞿伟廉;郭佳凡;周耀;;高耸塔架结构节点损伤的一步诊断法[J];武汉理工大学学报;2005年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 徐永波;输电塔法兰联接节点螺栓松动等效模型及风振响应分析[D];武汉理工大学;2007年
2 张玉峰;大跨度空间网格结构杆件损伤程度识别与节点损伤定位研究[D];天津大学;2006年
3 帅群;基于优化原理的桅杆结构有限元模型修正[D];武汉理工大学;2008年
4 梅波勇;输电塔法兰联接节点螺栓脱落损伤诊断的试验研究[D];武汉理工大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈超;基于神经网络方法的钢结构构件的焊缝损伤识别[D];武汉理工大学;2002年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 程载斌;王志华;马宏伟;;结构损伤探测技术及研究进展[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
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9 陈佳彬;张翔;;全局优化算法研究[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
10 林少玲;陈铭年;;基于ANSYS软件的建模方法[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐东亮;机敏混凝土结构的电阻率层析成像研究[D];武汉理工大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋洁;城市居民出行方式选择预测方法研究[D];吉林大学;2005年
2 杨晓燕;钢管混凝土拱桥运营状况监测与报警系统软件研究[D];西南交通大学;2005年
3 陈钒;城市既有钢管混凝土拱桥实时监测及性能评估系统研发初探[D];西南交通大学;2005年
4 张晓伟;混合遗传算法(HGA)的研究[D];西北大学;2005年
5 黄静卿;落锤式弯沉仪在桥梁损伤识别中的应用[D];大连理工大学;2005年
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10 韩军;原木体积自动测量的计算机视觉系统的研究[D];天津轻工业学院;2000年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 曹水东;李传习;徐飞鸿;张建仁;;基于结构柔度矩阵损伤识别的柔度曲率比法[J];长沙电力学院学报(自然科学版);2006年01期
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5 李宏男,李东升;土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J];地震工程与工程振动;2002年03期
6 瞿伟廉,陈超,汪菁;深圳市民中心屋顶网架结构支撑钢牛腿瞬时应力场的识别[J];地震工程与工程振动;2002年04期
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8 瞿伟廉,黄东梅;高耸塔架结构节点损伤基于神经网络的两步诊断法[J];地震工程与工程振动;2003年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭国会;桥梁结构动力损伤诊断方法研究[D];湖南大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈建林;神经网络技术在结构损伤识别中的应用研究[D];大连理工大学;2001年
2 王爱文;建筑结构动力特性参数反演方法研究[D];昆明理工大学;2002年
3 陈伟;应用神经网络技术的框架结构节点损伤诊断研究[D];武汉理工大学;2002年
4 林顺洪;中(下)承式拱桥吊索(杆)系静张力有限元分析[D];重庆大学;2002年
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6 李波;MR阻尼器对桅杆结构风振响应的智能控制[D];武汉理工大学;2003年
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8 谭冬梅;基于神经网络的空间网架有限元模型修正[D];武汉理工大学;2003年
9 周耀;三峡大坝升船机地震智能控制及螺栓节点刚度研究[D];武汉理工大学;2004年
10 孙征;郑州黄河钢管混凝土拱桥力学性能分析[D];郑州大学;2004年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 徐永波;输电塔法兰联接节点螺栓松动等效模型及风振响应分析[D];武汉理工大学;2007年
2 彭琦;桅杆结构杆件损伤识别原理[D];武汉理工大学;2007年
3 梅波勇;输电塔法兰联接节点螺栓脱落损伤诊断的试验研究[D];武汉理工大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王文静,刘志明,缪龙秀;基于实验模态的结构应变模态分析[J];北方交通大学学报;2000年04期
2 瞿伟廉,陈伟;多层及高层框架结构地震损伤诊断的神经网络方法[J];地震工程与工程振动;2002年01期
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9 李洪泉,欧进萍;剪切型钢筋混凝土结构的地震损伤识别方法[J];哈尔滨建筑大学学报;1996年02期
10 刘效尧,刘晖;桥梁的损伤识别[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2001年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 瞿伟廉,黄东梅;高耸塔架结构节点损伤基于神经网络的两步诊断法[J];地震工程与工程振动;2003年02期
2 魏琏 ,付志镇;多边形截面空间桁架式高耸塔架结构分析[J];土木工程学报;1981年03期
3 陈朝晖,瞿伟廉,徐幼麟;安装摩擦阻尼器的高耸塔架结构的动力分析[J];武汉工业大学学报;2000年05期
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6 瞿伟廉;郭佳凡;周耀;;高耸塔架结构节点损伤的一步诊断法[J];武汉理工大学学报;2005年12期
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中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 徐丽;易伟建;;应变模态在框架结构节点损伤诊断中的试验研究[A];防震减灾工程研究与进展——全国首届防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2004年
2 张玉峰;丁阳;于顺泉;;大跨度空间结构节点损伤检测与定位研究[A];第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2005年
3 李慧;杜永峰;王红丽;;框架节点损伤识别的数值与试验分析[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2007年
4 杜新喜;张慎;;空间网格结构损伤免疫力分析方法[A];钢结构工程研究(七)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2008年学术交流会论文集[C];2008年
5 李忠献;;大跨结构的性能识别与评价及智能控制体系研究[A];第六届全国土木工程研究生学术论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 陈波;高耸塔架结构振动反应的智能混合控制[D];武汉理工大学;2003年
2 熊俊;强震作用下钢框架焊接节点损伤性能和计算模型研究[D];清华大学;2011年
3 查小鹏;高耸结构风致疲劳安全预警的理论和方法[D];武汉理工大学;2008年
4 秦文科;钢管输电塔法兰联结节点螺栓脱落损伤诊断的研究[D];武汉理工大学;2008年
5 静行;基于独立分量分析的结构模态分析与损伤诊断[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄东梅;高耸塔架结构节点损伤的两步诊断法[D];武汉理工大学;2003年
2 陈伟;应用神经网络技术的框架结构节点损伤诊断研究[D];武汉理工大学;2002年
3 郭佳凡;高耸塔架结构节点损伤的诊断法[D];武汉理工大学;2004年
4 梅波勇;输电塔法兰联接节点螺栓脱落损伤诊断的试验研究[D];武汉理工大学;2008年
5 徐永波;输电塔法兰联接节点螺栓松动等效模型及风振响应分析[D];武汉理工大学;2007年
6 张玉峰;大跨度空间网格结构杆件损伤程度识别与节点损伤定位研究[D];天津大学;2006年
7 陈远;基于神经网络的框架结构损伤的多重分步识别方法[D];重庆大学;2009年
8 郑亚迪;基于有限测量响应信息的空间钢结构的损伤诊断[D];武汉理工大学;2012年
9 李超;网架结构焊接空心球节点损伤检测研究[D];河北科技大学;2012年
10 孙晓刚;风与地震作用下大庆电视塔的振动控制分析研究[D];大庆石油学院;2007年
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