動力荷載作用下多自由度結構非線性恢復力識別研究.pdf

1、工程結構在地震等強動力荷載作用下的損傷識別和性能評估是災后救援、安全評估和恢復重建中所需解決的關鍵問題。在強動力荷載作用下,工程結構的損傷發(fā)生發(fā)展過程是一個典型的非線性過程,以往基于結構測量和特征值提取的以結構剛度降低來描述結構損傷的反分析方法嚴格來講僅適用于線性動力系統(tǒng),且結構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構非線性行為識別方法對工程結構在動力荷載作用下?lián)p傷的定性和定量評估具有重要意義。
　　基于上述背景

2、,本文將結構的非線性恢復力作為描述結構非線性行為的直接指標進行識別,提出和發(fā)展了具有一般意義的多自由度非線性結構的損傷識別方法,為結構在動力荷載作用下?lián)p傷的發(fā)生發(fā)展過程進行監(jiān)測以及對結構耗能進行定量評估提供了新方法。主要研究內容如下:
　　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構非線性恢復力的識別方法,該方法能夠在結構質量和結構非線性特性均未知的條件下,對體系的非線性恢復力、結構的質量分布及其非線性特性進行

3、有效地識別?；诮Y構激勵及其相應的響應時程,利用最小二乘優(yōu)化算法和牛頓第三定律,從結構動力平衡方程出發(fā),分別討論了該識別方法在結構激勵完整和非完整兩種情況下的具體實現(xiàn)過程。
　　2、在數(shù)值模擬中,利用達芬系統(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、型來模擬結構的非線性行為,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構可能發(fā)生的多處損傷,考慮不同的激勵位置,驗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阻尼器來模擬結構的非線性行為,利用力錘施加沖擊荷載,對該多自由度非線性結構開展了不同激勵方式下的動力實驗。僅基于結構激勵及其響應的時域