本技术公开了一种基于直接分析法的单层网壳结构损伤识别方法及系统,方法包括:S1、根据网壳结构数值构建数值模型,将网壳关键构件作为单元分析确定分布位置,并对每个单元初步布置监测传感器测点;S2、根据监测数据更新数值模型,对每个单元进行施工分析,确定变形和残余施工应力并重新对网壳关键构件进行重要性排序,优化测点布置方案;S3、利用监测传感器采集网壳结构每个单元的响应数据;S4、根据响应数据计算当前网壳构型下的单元不平衡力,并计算结构刚度矩阵及其变化矩阵;S5、利用损伤指标和结构刚度矩阵,分析损伤区域的变化情况,获取网壳关键构件的损伤情况。本发明通过刚度损伤指标,准确识别结构构件损伤和损伤程度。
背景技术
随着审美水平发展,单层网壳造型和结构形式愈发新颖,由于单层网壳非线性行为突出,构件间相互作用机制复杂,传统基于经验系数的结构分析设计方法在现代网壳受力分析中存在一定问题。现有方法在评估结构损伤位置时最常使用频域分析、时域分析和有限元模型修正方法,频域方法受环境因素影响大,同时需布置大量传感器,数据处理工作量大。时域方法中的一些损伤信号可能被幅值较大而与损伤无关的信号掩盖。有限元模型修正方法是通过获得一个与测试数据相匹配的有限元模型,并在此之上对模型的损伤及逆行评估,可更清晰明确的进行损伤的定位和定量,随着数字孪生技术的发展,该方法正逐渐广泛应用于损伤识别中,但目前有限元模型更新理论和技术不完善,很多方法为保证效率,使用特征值屈曲分析得到的结果进行模型评估和修正,存在模型受力与网壳实际状态不一致的问题,会导致模型局部化变形的产生,无法精准定位损伤构件和定量评估损伤程度,制约网壳运维工作的开展。
钢结构直接分析法是一种新兴的结构分析设计一体化方法,通过在非线性分析中直接考虑结构缺陷及节点刚度的影响,获得结构真实的力学状态,并直接基于构件内力判断杆件承载力,而不需通过经验系数进行稳定性验算。方法分析效率高,对结构受力状态判断更为准确,其核心是提出合理的结构整体缺陷模型和高性能分析单元,实现在单元刚度矩阵中直接考虑杆件缺陷和节点刚度的高效模拟方法。但目前直接分析法在结构损伤识别方面的应用困难主要在于如何可靠更新数值分析模型数据和确定结构损伤指标,以有效评估结构现时状态。
实现思路