基于人工神经网络的结构损伤识别方法

根据观测的结构频率变化,建立了基于人工神经网络的悬臂梁结构损伤识别方法.把结构固有频率的变化率作为BP神经网络的输入参数,对悬臂梁结构模型进行了损伤数值模拟计算.为了提高神经网络的泛化推广能力和收敛速度,将BFGS优化方法应用到神经网络的训练过程中.数值计算结果表明,所建立的结构损伤识别方法具有收敛速度快、识别精度高等特性.     

基于数据融合的结构损伤识别方法研究

为提高结构损伤识别的准确率,在大型复杂土木工程结构的健康监测中引入多传感器数据融合技术,提出了基于数据融合技术的结构损伤识别方法的实用模型,建立了结构损伤识别方法的评价指标,并通过钢筋混凝土板试验分析了常用的数据融合方法——Bayes方法和D-S证据理论的有效性。分析结果表明:采用数据融合技术,结构损伤识别方法的评价指数更高,即结构损伤识别的效果更好。     

基于加速度时域信息的结构损伤识别方法研究

研究了基于加速度时域信息构造残差量的结构损伤识别方法。针对该方法实施过程中可能产生的识别方程组病态问题,以及随之产生的求解结果对测量噪声敏感等问题,采用截断奇异值分解技术(TSVD)求解识别方程组。以IASC?ASCE的基准结构为算例,采用本文的方法,识别出两种情况的损伤位置,损伤程度的识别误差分别为3.8%、6.0%,验证了所研究的基于加速度时域信息的结构损伤识别方法是有效的。     

基于频率和振型摄动的结构损伤识别方法研究

根据矩阵摄动理论,将结构的质量矩阵和刚度矩阵表示为单元损伤参数的函数,提出了根据频率和振型摄动进行结构损伤识别的方法。首先根据结构损伤前后振型变化建立损伤初定方程和损伤确定方程,利用振型摄动求解单元损伤参数,当两次求解得到的同一单元损伤程度基本一致时,可判定该单元损伤;再将损伤识别结果代入基于频率变化的损伤校核方程,用于检验识别结果的准确性。该方法建立的损伤识别方程为超静定方程,可以保证识别结果的唯一性,避免出现伪损伤现象。数值算例表明,即使结构出现损伤程度较小的多个单元损伤,只需测试其一阶振型,也可识别。此外,当结构损伤程度较小时,只需采用一阶摄动方程;当结构损伤程度较大时,可采用二阶摄动方程,以提高识别结果的精度。     

火箭蒙皮上梁结构的损伤识别方法研究

针对火箭蒙皮上梁结构损伤识别问题,首先利用基于模态应变能的损伤识别指标,对火箭蒙皮上梁结构进行损伤位置识别,再利用基于广义柔度矩阵的损伤敏感函数并结合遗传算法,对火箭蒙皮上梁结构进行损伤程度大小的计算。该损伤识别方法以结构损伤导致模态参数变化为依据,通过对比损伤前后模态应变能变化构建损伤识别指标。在数值仿真中,对T型梁进行了方法验证,发现该方法能够准确识别损伤位置和大小。最后根据火箭蒙皮上T型梁结构特点,设计试验并研究了方法的可行性,发现在T型梁结构上,该方法能够有效地识别损伤位置和大小,误差均在5%以下。     

一种隔离损伤的桁架结构性态识别方法

结构损伤的准确识别是结构健康监测的重要内容,由于识别的模型需要实时修正,使得结构整体刚度矩阵的更新和分解往往占用大量时间。该文基于隔离非线性理论,提出了一种隔离损伤的桁架结构性态识别方法。该方法将截面的应变分解成弹性应变和损伤应变,从截面刚度退化角度定义材料损伤,将表征损伤的刚度矩阵从整体矩阵中隔离出来,实现模型中损伤隔离,在迭代计算时避免了结构整体刚度矩阵的实时更新和分解,只需对规模较小表征损伤的刚度矩阵进行更新和分解,提高了损伤识别的求解效率。最后,以某实际钢桁架桥为例,对其主桁弦杆的损伤识别进行了数值模拟研究,设计了两种静力荷载工况对该方法进行验证。结果表明：当桁架结构发生局部损伤时,该方法可以准确高效地识别出发生损伤的位置和程度。     

基于频率响应的不同结构损伤识别方法研究

为了解决结构损伤中的刚度和质量识别问题,将测量的响应位移应用于结构的损伤识别中,并提出了多频率激励损伤识别方法和改进的单频率激励损伤识别方法。对于多频率激励情况,首先分析了结构损伤的基本理论,然后推导了其刚度损伤指标和质量损伤指标的识别公式;对于单频率激励情况,则首先根据结构的刚度特性和质量特性确定结构损伤的简化定位方法,在此基础上提出了其相应的迭代改进策略,以提高识别的精度。数值仿真结果表明:对于刚度影响占主导地位的桁架结构,多频率激励法对于刚度损伤的识别效果较好,对于质量损伤的识别效果较差;而采用改进的单频率激励识别策略,则可以更好的识别出刚度和质量的损伤,其识别结果优于多频率识别法和简化单频率识别法。     

基于受控结构振型的损伤定位分步识别方法

提出了基于神经网络技术和受控结构振型数据的损伤定位分步识别方法.首先采用状态反馈控制的方法,有目的地对结构进行极点配置,得到设置的受控结构的动力特性数据.将结构划分为若干个子区域,以受控结构损伤前后振型差作为输入参数,利用概率神经网络确定结构损伤所在的子区域,然后用多损伤定位确信准则对结构损伤子区域中的具体损伤位置进行识别.数值仿真表明,利用概率神经网络能有效地确定结构损伤子区域,采用分步识别的策略能大大缩小具体损伤单元的识别范围,而利用受控结构的动力特性参数可提高识别指标对损伤的敏感度,进而提高损伤识别的准确性.     

基于模态应变能耗散率理论的结构损伤识别方法

本提出了基于模态应变能耗散率理论的一种新的结构损伤识别方法。表示结构损伤的损伤变量的概念来自于材料领域，并推广到了构件和结构；在此基础上，结构单元的损伤变量是通过建立模态应变能耗散率和相应的结构损伤前后的应变能变化的关系而获得。该方法所要求的结构损伤前后的振型模态可以是不完备的。对测量噪声的影响具有较强的鲁棒性。最后，通过数值算例的分析结果说明，该方法简便、有效，可定位结构的损伤和识别损伤的程度。     

基于不变环境振动的结构损伤识别方法

建立了受随机外力激励作用的损伤识别理论模型和计算方法 ,提出一种在线结构损伤识别方法。讨论一个15层框架结构 ,数值仿真结果表明 ,该方法具有较高的辨别率和计算精度。它能够使用在桥梁和建筑的健康监测中。     

柱壳结构损伤识别方法

摘 要:对柱壳结构的损伤部位和程度进行识别是柱壳结构进行安全性评定的一个重要环节。本文对柱壳结构损伤前后动力特性进行了分析,采用摄动法推导了由于单元损伤引起的各阶模态振型改变系数;推导了模态应变能变化与单元损伤之间的关系;采用单元模态应变能的变化率作为柱壳结构损伤诊断的标识量,证明了单元模态应变化率对损伤的敏感性。对柱壳结构损伤识别方法进行了研究,所提出的方法仅需要量测的低阶模态信息和刚度矩阵就能完成结构的损伤识别。最后,以一混凝土柱壳结构为工程实例,对其在不同损伤情况下的损伤进行了分析,结果表明,所提出的损伤识别方法能够很好地识别不同损伤组合下的损伤部位和程度,同时能较好地识别结构小损伤,因而证明了本文所提出的方法的正确性和有效性。 关键词:柱壳结构;损伤识别;动力特性;损伤标识量;模态应变能     

基于反馈控制结构动力特性的损伤统计识别方法

提出了一种基于反馈控制结构动力特性的损伤统计识别方法。该方法采用基于独立模态空间的反馈控制法,有目的地配置闭环系统的极点,根据损伤前后闭环系统的特征值构造损伤指标,并以该损伤指标构造统计量,采用假设检验法识别损伤是否发生。三跨梁和Benchmark结构的数值算例表明该文提出的损伤识别方法能够较显著地提高损伤指标的灵敏度,在低信噪比的环境下能准确有效地检测结构小损伤是否发生。     

基于时域残余力向量特征分解的结构损伤识别方法研究

提出基于时域残余力向量的结构损伤识别方法。从结构振动方程出发,推导强迫振动条件下由结构动力响应求解时域残余力向量的表达式。时域残余力向量包含与损伤过程相关的时间信息,可以用来识别损伤发生的时刻。通过结点时域残余力向量值的变异系数建立损伤位置指标,识别损伤位置。建立结构残余力矩阵特征分解方法,特征分解获得的特征向量在损伤前后不发生改变,而特征值与单元刚度相关。因此,可以从特征值中提取单元刚度参数构建损伤程度参数,直接识别损伤程度。将时域残余力向量方法应用于武汉军山大桥模型的损伤识别,结果表明：提出的方法在单点激励和多点激励下均可高精度地识别出损伤发生的时刻、位置和程度。提出的方法通过对时域残余力向量特征分解提取损伤时刻、位置和程度指标,计算过程直观且精度高,避免了繁琐的时频变换、优化迭代等计算过程。     

基于应变能耗散率的结构损伤识别方法研究

将损伤变量的概念从材料领域拓展到结构中,并用其作为损伤因子来表征结构的损伤程度。通过表示结构损伤时每一单元的模态应变能耗散率引起的单元模态应变能的变化,导出结构每一单元的损伤因子的表达式。考虑到所测的结构模态是不完备的,应用完备模态空间理论将未测的结构高阶模态用等效高阶模态来代替从而消除模态截断误差的影响。最后,通过对一悬臂六跨平面桁架结构的数值算例分析的结果说明,该方法简便、有效,可同时定位结构的损伤和识别损伤的程度。     

基于Hilbert-Huang变换的梁结构损伤识别方法研究

提出了一种基于空间Hilbert-Huang变换进行损伤识别的方法。以工程中最常用的梁结构为对象,首先从理论上分析了损伤对梁结构动力学参数的影响,揭示了损伤所带来的模态奇异性特征;然后通过EMD自适应的分解模态信号,由Hilbert变换捕获其损伤特征频率的变化,有效的识别了损伤存在时位置和损伤程度。通过数值实验,验证了空间HHT变换方法在损伤识别中具有很高的频率分辨率,同时又具备较强的抗噪性能。     

基于移动质量-频率曲线的结构损伤识别方法

针对土木工程中结构实测得到的模态信息少,结构损伤识别方法对噪声敏感且依赖高精确度有限元模型等问题,提出利用移动质量-频率曲线识别结构损伤的方法。首先,在结构上附加移动质量块,获得结构频率关于附加质量位置的关系曲线;然后,建立结构近似有限元模型,通过计算实际模型与近似有限元模型之间的质量-频率曲线的相关性,建立目标函数进行优化;最后,利用变截面简支梁结构进行数值模拟。结果表明:在模型存在较大误差情况下,该方法仍能够准确识别损伤位置,验证其具有较高的适用性。     

一种改进的基于频率测量的结构损伤识别方法

基于频率测量的结构损伤识别方法具有测试简便,精度较好的优点.在分析结构固有频率用于结构损伤识别的机理的基础上,对一种较好的基于频率的结构损伤识别方法进行了综合评述,并对针对其不足进行了改进.钢筋混凝土三跨连续梁的数值模拟计算表明,中低损伤度的识别结果令人满意.经过改进的方法计算简单,综合识别能力较强,便于工程应用.     

基于有限元模型修正的土木结构损伤识别方法

基于有限元模型修正的结构损伤识别方法计算过程直观、物理意义明确,能同步识别结构损伤位置和损伤程度,是结构损伤评估最直接的依据。该文介绍了基于有限元模型修正的损伤识别方法基本原理与过程,总结近三十年来有限元模型修正技术的发展。土木工程结构模型复杂性(包含大量单元、节点、待修正参数等)导致有限元模型修正过程效率低,详细介绍了基于子结构有限元模型修正的土木工程损伤识别方法在提高计算效率方面的优势。将两种有限元模型修正方法应用于一栋超高层建筑数值模型的损伤识别,说明两类方法在土木结构损伤识别中的特点。土木工程尺度大而结构损伤通常发生在局部区域,子结构方法将整体结构的分析转换为对若干独立子结构的分析,通过少数局部子结构的模型修正实现损伤识别,避免重复分析大尺寸整体结构,为大型结构基于有限元模型修正的损伤识别开辟高精度和高效率的途径。     

基于有限范围自适应卡尔曼滤波的结构损伤识别方法

在土木结构的健康监测中,当破坏发生时能够立即对结构的损伤做出判断和评估是一项非常重要的工作.本文采用了一种基于广义卡尔曼滤波的自适应追踪技术对结构的参数进行辨识.该方法能够追踪结构的时变参数,并对结构损伤的位置、大小以及发生的时间做出判断.数值仿真的结果表明该方法对于线性和非线性结构的参数变化具有敏感性,能够有效地检测出结构的损伤.     

论建筑结构与建筑空间的统一

结构是建筑的骨架，结构技术是塑造建筑空间的重要手段，本文通过中外重要建筑在建筑结构与空间造型方面杰出成就的分析，论证建筑结构与建筑空间的统一，阐述了在建筑设计中合理选择结构式的重要意义。