基于信息熵的混凝土桥梁裂缝演化与识别研究

发布时间：2017-11-20 22:03

  本文关键词：基于信息熵的混凝土桥梁裂缝演化与识别研究

  更多相关文章： 信息熵 应变能熵 模态应变比能熵 混凝土裂缝 桥梁结构 演化机理

【摘要】：本文全面回顾了混凝土材料本构模型、模态类损伤识别方法以及信息熵理论,提出结合能量法与信息熵理论,用于混凝土桥梁裂缝识别与演化研究,部分解决了目前基于熵理论对于混凝土裂缝演化研究若干关键问题,并提出了混凝土裂缝识别新方法,为混凝土桥梁结构的健康检测提供配套判据。基于耗散体系特性,结合能量法与信息熵理论,并以混凝土桥梁结构内部能量分布为切入点,推导了混凝土裂缝演化应变能熵函数以及单元应变能熵值损伤程度判定公式,系统的分析了混凝土桥梁裂缝的起裂、稳定扩展阶段、失稳以及失稳破坏阶段的应变能熵变情况,绘制了裂缝演化应变能熵变全曲线。通过有限元软件Midas/FEA模拟连续梁结构裂缝演化的应变能熵变论证本文所提理论的可行性。分析荷载因素、温度因素对混凝土裂缝演化影响,基于信息熵理论,信息化荷载与温度因素,推导双因素作用下混凝土裂缝应变能熵值影响函数,同时推导了温度因素与荷载因素对混凝土裂缝演化影响函数。通过有限元软件Midas/FEA计算了温度因素、荷载因素对混凝土裂缝演化的影响程度。基于耗散体系特性、信息熵理论以及模态类损伤识别方法,结合信息熵与模态应变比能法,推导模态应变比能熵函数,提出利用裂缝出现前后模态应变比能熵的变化识别裂缝位置。通过有限元软件Midas/FEA模拟单点损伤、两点对称损伤以及两点不对称损伤,并将所得数据引入Matlab计算程序,计算混凝土裂缝出现前后应变比能熵变并绘制损伤识别图,得出模态应变比能熵能准确定位裂缝位置的结论。基于混凝土结构有限元理论,划分混凝土结构单元并计算单元应变能熵值,分析裂缝出现前后单元应变能熵值变化,构建单元损伤程度公式,推导结构裂缝宽度及深度计算公式,最终基于所得数据综合评估结构状态。并通过Midas/FEA模拟带裂缝结构验证了所提理论可计算裂缝宽度以及裂缝深度。全文结合理论分析、数值模拟,确定了混凝土结构裂缝演化的应变能熵值变化,并验证了两个不同的信息熵指标在混凝土裂缝识别方面的优势,旨在为混凝土裂缝演化研究与识别领域提供一种新的研究思路。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.7

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本文编号：1208631