响应残差校验的载荷识别方法

机械结构受到的载荷难以直接测量,需要通过结构的频率响应函数以及实际工作状态下的响应求得.但是当结构所受载荷为内部激励时,导致频率响应函数无法通过测试获得.基于此,介绍了一种适用于工程实际的载荷识别方法,包括"实验模态修正有限元模型、最小二乘法求逆载荷识别、响应残差校验"3个步骤,设计了实验台架验证该方法的可行性.根据实验模态修正实验台架的有限元模型;选取不同测点,基于最小二乘理论识别载荷,分析了响应测点数目和位置对识别精度的影响;响应残差曲线与以力传感器测量得到的载荷误差曲线的变化规律一致,从而验证了响应残差是一种评价识别精度的有效手段.对台架进行实验和仿真计算验证了该方法的可行性,对工程实际具有一定的借鉴.     

基于小波总能量相对变化的拱桥吊杆损伤识别

为了识别拱桥吊杆损伤,提出基于小波总能量相对变化的损伤识别方法.以一典型钢管中承式拱桥为研究对象,通过对测点处的加速度动态响应信号进行离散小波变换,计算出测点处的小波总能量.以结构未损伤状态为基准,构造基于小波总能量相对变化的损伤指标.用提出的识别方法研究冲击类型、加载位置、噪音信号及损伤程度等参数对识别结果的影响.结果表明:提出的损伤指标可识别出不同位置设定下吊杆损伤,并对损伤程度具有较强的敏感性;对于不同的冲击类型及加载位置均能识别出拱桥吊杆损伤,且在不同信噪比(0,5,10和20)下鲁棒性好.     

基于位置和程度指标的结构损伤识别研究

为提高结构损伤识别的精度,提出基于动、静态数据融合的位置指标和完全基于频率的位置指标,并采用学习速率自适应调整的新型BP神经网络学习算法,其特点是在网络迭代过程中根据网络学习误差来调整学习速率的取值,该方法有效地克服了传统BP网络学习过程中容易陷入局部极小和收敛速度慢、学习效率不高的缺点,进一步讨论了参数输入方式对网络识别效果的影响,分别采用两步诊断法和一步诊断法进行损伤识别.结果显示,两步诊断法对损伤位置和程度的识别正确率较高,而一步诊断法识别效果却不令人十分满意;减少位置指标和程度指标的输入个数对损伤识别结果有显著的影响.     

基于弹性约束支承梁转角影响线的梁结构损伤诊断

针对现有桥梁结构损伤诊断研究中,对实际主梁结构的边界支承条件不理想与截面参数不确定性考虑不充分的问题,提出考虑弹性转动与竖向约束的梁结构模型,引入截面不确定系数与局部损伤来模拟既有桥梁主梁. 推导得到主梁模型转角影响线解析式,提出基于弹性约束支承梁与转角影响线指标的损伤诊断方法与加载实施方案. 结合算例,研究测点位置、损伤程度、测试噪声对损伤诊断结果的影响,提出边界等效子结构模型试验验证所提方法. 研究表明,转角影响线差值曲率能精确定位、定量弹性约束支承梁的局部损伤,在损伤程度定量试验各工况中,最大相对误差为25%. 算例表明,在5%测试噪声时,仍可以定位梁结构局部损伤,且在梁端转动约束较弱时,损伤诊断敏感性较高.     

考虑边界非理想的铁路桥梁挠度影响线分析与损伤识别

铁路桥梁多为装配式桥梁,因其边界条件介于理想铰支与固支边界间的非理想状态,而较难实现影响线分析与损伤识别。考虑装配式铁路桥的非理想支承特性,建立了带转动约束和竖向弹性支承边界的主梁模型,以模拟实际预制装配式铁路桥梁主梁,并引入基于对数正态分布模型的主梁截面初始不确定性参数。通过力法原理推导了该主梁挠度影响线的解析表达式,进而提出考虑边界非理想的铁路梁损伤识别方法。采用实测某装配式三跨连续组合梁桥挠度影响线,评价了该桥的承载能力,同时对所提方法进行了验证,并研究了挠度影响线测点位置、局部损伤位置与程度、测试噪声对主梁挠度影响线的影响。结果表明,基于所提影响线指标可以定位、定量边界非理想的装配式铁路连续梁桥某跨及其临跨的局部损伤,且更易于识别主梁跨中与纵梁结构损伤,指标抗噪性良好,实测影响线可用于评价装配式连续梁桥中支座连续性强弱,本文方法为实际铁路桥梁的挠度影响线分析与损伤识别提供理论借鉴。     

基于WVD交叉项统计特征的桅杆结构损伤识别

提出了利用Wigner-Ville分布交叉项统计量相对变化量识别桅杆结构损伤的方法,以涪陵导航桅杆为对象进行了数值分析和试验研究。数值分析表明,利用测点损伤识别指标WCS的相对变化量,除对不同位置、不同程度的杆身局部损伤比较敏感外,对不同类型的局部损伤也能给予准确的识别。通过适当提高纤绳的初应力,可以提高损伤识别的精确度和指标对损伤的敏感程度。损伤识别试验实现了模拟损伤程度的定量,试验数据分析表明,指标WCS能有效地识别出桅杆结构不同程度的局部损伤,损伤识别所揭示的规律与数值分析的规律一致。     

基于小波包分析的输电塔螺栓松动损伤识别方法

高压输电铁塔结构健康监测对保证输电线路安全运行具有重要意义,输电塔结构发生破坏时,节点板螺栓首先会发生松脱,有必要对节点板上的螺栓进行损伤识别。用ABAQUS有限元分析软件建立输电塔结构多尺度模型,利用小波包变换,引入小波包能量变化率作为损伤识别指标,提取出螺栓周围测点的动应变数据,对塔腿处一块节点板螺栓松动的不同工况进行损伤识别;以基于物联网技术的传感器为信号传输设备,利用高精度的PVDF压电薄膜应变片为数据采集设备,在实际输电塔结构底部施加激励荷载,提取节点板上测点的动应变对该损伤识别方法进行试验验证。结果表明,该损伤识别指标对测点附近的螺栓松动较敏感,并且在所有测点处的最小值能较好地识别出节点板的损伤程度。     

基于柔度变化率的独塔斜拉桥模型损伤识别试验研究

基于动力测试采用柔度变化率对一座独塔斜拉桥模型进行了损伤识别实用性研究,识别过程基于动力模态分析,激励方式包括车辆激励、锤击激励和环境激励,传感器布置方式包括稀布传感器和密布传感器两种方案。试验研究结果表明：柔度变化率可以识别梁式结构主梁的损伤位置;锤击激励产生的加速度信号损伤识别的效果最好;传感器的密布可以增加环境激励和车辆激励进行损伤识别的精度;斜拉桥的索力大小不影响柔度变化率进行主梁的损伤识别的效果。     

框架结构损伤识别的试验研究

结构损伤识别是开发结构安全监测系统中的一个重要课题。由于结构频率测试容易测试并且有较高的测量精度,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数。根据模态频率的灵敏度分析,本文提出了一种基于结构损伤前后频率变化测量的损伤参数识别方法,用于确定结构的损伤位置和损伤程度。多种工况的框架结构模型的损伤试验结果表明:对于层间剪切结构,通过结构频率变化率法可以确定结构的损伤位置和损伤程度。     

一种两阶段结构损伤识别方法研究

采用曲率模态结合模态应变能对结构的损伤位置和损伤程度进行了识别研究。首先采用改进的曲率模态识别出结构损伤的大体位置,然后采用模态应变能方法对损伤位置的单元进行损伤程度识别。在损伤程度识别时考虑了功能强大的BP神经网络方法。最后,为了验证该方法的有效性,采用了一数值模拟案例进行分析。数值模拟结果表明:曲率模态能够有效地识别出结构的损伤位置,模态应变能能够有效地识别出单元的损伤程度。     

结构损伤位置识别的组合指标法

基于应变模态对结构局部特征变化比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,以既能实现准确定位又便于工程应用,以动力响应诊断的应变模态指标为基础,结合频率指标提出了实用的组合指标．理论证明和数值仿真结果表明,无论单处还是多处损伤、低阶还是高阶模态,损伤识别组合指标均能在判断损伤存在的同时准确定位损伤．     

Approximate aggregate nearest neighbor search on moving objects trajectories

Aggregate nearest neighbor(ANN) search retrieves for two spatial datasets T and Q, segment(s) of one or more trajectories from the set T having minimum aggregate distance to points in Q. When interacting with large amounts of trajectories, this process would be very time-consuming due to consecutive page loads. An approximate method for finding segments with minimum aggregate distance is proposed which can improve the response time. In order to index large volumes of trajectories, scalable and efficient trajectory index(SETI) structure is used. But some refinements are provided to temporal index of SETI to improve the performance of proposed method. The experiments were performed with different number of query points and percentages of dataset. It is shown that proposed method besides having an acceptable precision, can reduce the computation time significantly. It is also shown that the main fraction of search time among load time, ANN and computing convex and centroid, is related to ANN.     

三维坐标法在深基坑变形监测中的应用

针对施工场地狭窄，无法运用传统方法进行变形观测的情况下，对深基坑的变形观测提出了三维坐标法. 基于全站仪能同时观测角度、距离和高程的特点，通过观测变形点的坐标变化，计算出变形观测点的水平位移和沉降量. 此方法灵活、方便、经济、高效，可在一定范围内代替几何水准的工作，尤其在施工现场狭窄，其它监测方法不方便的情况下能起到事半功倍的效果. 通过精度分析，并与沉降观测数据对比，其观测精度满足深基坑变形观测的精度要求.     

基于固定参数轨道的动态精密解算精度

为了验证动态精密解算在地震等连续运动平台中的应用效果,使用采样率为1 Hz的双频GPS接收机,并利用参数已知的轨道进行了动态模拟实验.以地震模拟动态平台进行实验,并利用GAMIT软件中的Track模块进行实验分析,通过对GPS数据的精密处理及对不同距离基准站数据的分析,得到了运动轨道图.结果表明:Track模块可使测量点的水平和垂直方向解算精度达到毫米级,说明此种解算方法适合在实际动态测量中进行应用,可以用来反演在地震发生时的地表动态变化情况.     

结构损伤参量灵敏度分析的传感器数量位置优化

为判断结构是否存在一定水平的损伤,对结构健康监测系统中所需的加速度传感器的最小数目及其位置进行计算.以损伤参量的灵敏度技术为基础,根据结构损伤对各种损伤参量的影响范围的不同,以遗传算法为工具,针对各种损伤参量得出所需传感器的最小数目以及其配置位置.通过对19自由度的简支梁进行仿真分析,得到对于不同损伤参量进行损伤识别所需加速度传感器最小数目和位置,结果表明对于该算例,柔度法所需传感器数目较少,但是损伤位置比较难确定,而对于模态曲率和模态应变能所需传感器比较多.通过该布置方法可以对结构损伤情况的损伤位置有大致评估,对多损伤状态的最大损伤处有初步定位.     

斜拉索索力识别精度的提高方法

针对基于环境激励的斜拉索实测信号由于环境干扰而呈现出非平稳性和非平滑性的问题,提出了利用五点三次平滑法对快速傅里叶变换（FFT）得到的频域数据进行平滑处理,即考虑多因素影响来提高斜拉索索力识别精度。以实际斜拉桥工程中的拉索实测信号为研究对象,应用五点三次平滑法对拉索信号进行平滑消噪处理,考虑采样时间和采样点数对拉索频率识别精度的影响,利用求极值方法确定拉索各阶频率值及其位置,比较了基频法、频差法和峰值法确定拉索索力的计算精度,进行了索力测试的误差分析。结果表明：五点三次平滑法结合极值处理可以很好地识别拉索各阶频率,各因素对拉索频率的识别精度影响也有所不同,为频率法更加准确识别斜拉索索力提供了方便;同时也为开发高精度的索力测试仪器提供了有效依据。     

基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别

为了有效地进行结构的损伤识别,提出了一种基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别方法。首先利用支持向量机为损伤裂缝指标、损伤位置与各阶频率和一阶振型建立函数关系,然后将利用该函数关系得到的频率和振型与实测频率和振型间的差异作为优化目标,进而实现结构的损伤识别。为提高损伤识别的精度,将优化目标转化为多目标优化问题,并利用所提出的灰色粒子群算法进行求解。实验结果表明,该方法在结构损伤识别中具有较好的效果。     

基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别

为了有效地进行结构的损伤识别,提出了一种基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别方法。首先利用支持向量机为损伤裂缝指标、损伤位置与各阶频率和一阶振型建立函数关系,然后将利用该函数关系得到的频率和振型与实测频率和振型间的差异作为优化目标,进而实现结构的损伤识别。为提高损伤识别的精度,将优化目标转化为多目标优化问题,并利用所提出的灰色粒子群算法进行求解。实验结果表明,该方法在结构损伤识别中具有较好的效果。     

Calibration of Camera with Large Field-of-View Based on Flexible Planar Target

For high precision calibration of camera with large field-of-view, massive calibration points will be needed if traditional methods are selected, which makes the calibration complex and time-consuming. In order to solve this problem, a calibration method based on flexible planar target is proposed. In this method, distortion factor is firstly acquired by the invariance of cross ratio, and existing feature points are adjusted with the distortion factor. Then, a large number of points that will be used for the calibration are constructed with the adjusted feature points. Simultaneously, Tsai method is modified so as to reduce the complexity of calibration, which makes the process linear. The simulation and real experiments show that the method proposed in this paper is simple, linear, accurate and robust, and the precision of this method is close to that of Tsai method using abundant points. The method can satisfy the requirement of high precision calibration for camera with large field-of-view.