基于WMRA的隔震结构时变非线性参数识别

基于小波多分辨率分析(wavelet multi-resolution analysis,简称WMRA)理论,建立结构时变非线性参数识别方法,研究隔震结构在地震作用下表现出来的时变非线性力学行为。首先,以描述隔震支座的迟滞非线性Boucwen模型为研究对象,引入3阶有效数值差分技术,将运动方程中非线性模型的恢复力增量进行线性化,形成递推观测方程;其次,基于WMRA理论,将观测方程中每一待识别参数采用小波多分辨率展开,将模型参数识别问题转化成多元线性回归模型中小波重构系数的估计问题;最后,分别采用数值模拟、串联隔震体系(serial seismic isolation system,简称SIS)振动台试验测试数据,识别结构及隔震层参数随时间的演化规律,验证该识别方法的正确性和适用性,为隔震结构在施工、运营期各阶段状态评估提供一定参考。     

基础隔震结构橡胶支座时变非线性特性识别

为了解基础隔震结构在地震作用下的性能状态,基于小波多尺度分析技术提出一种识别橡胶支座时变非线性恢复力模型的方法。首先,基于离散序列小波多尺度分析(multi-resolution analysis,简称MRA)理论,将橡胶支座时变非线性未知恢复力采用Daubechies小波多尺度分解的小波系数近似表达,将时变问题转化为时不变问题;其次,通过最小二乘法估计各尺度小波系数,将估计的小波系数进行重构获得橡胶支座的非线性恢复力;最后,进行数值模拟验证。数值算例表明,在上部结构刚度变化时,该方法可以准确识别出橡胶支座的非线性特性,同时也可以很好地识别出上部结构的时变刚度,验证了该算法的有效性和正确性。     

输入输出信息有限观测下的结构损伤诊断

为解决工程结构中外激励和响应信息有限观测情况下的结构损伤诊断问题,提出依次使用扩展卡尔曼估计算法和最小二乘算法,分别识别结构参数和未知外激励,推导出相应的递推解析解。所提方法与经典卡尔曼滤波算法相比,可用于荷载未知情况。通过追踪结构内单元的刚度变化,对结构损伤进行诊断。分别通过一个小型平面桁架、一个简支梁的损伤诊断数值算例和一个8层剪切钢框架的损伤识别试验,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于自适应粒子滤波的结构损伤识别

为了解决传统粒子滤波方法粒子数量的选取较难确定的问题,提出一种非平稳动力系统突变参数识别的自适应粒子滤波方法(简称APF方法).该方法利用系统后验概率密度与当前粒子集概率密度的K-L距离,自适应地更新采样粒子数量,在大幅降低识别过程中计算量的同时,不影响识别精度,使之更适合进行在线的结构系统参数识别.数值仿真结果发现,该方法的系统识别时间仅为传统粒子滤波方法的1/4,这证明了该方法在结构损伤在线识别中的有效性.     

一种平面3RRR并联机器人结构参数识别

分析一种3RRR并联机器人的结构误差，利用其约束条件建立误差模型，提出一种结构参数识别算法，避免了传统参数识别算法需要进行的位置正解，从而简化了结构参数的识别。通过测量次数的适当增加，利用最小二乘原理处理数据，减小了输入输出参数的测量误差对参数识别的影响     

人工神经网络在结构损伤识别中的应用

综合论述了人工神经网络在损伤识别中的作用,主要探讨了分步识别理论和输入参数的选择,并介绍了几种改进的BP算法,最后指出了人工神经网络在高层建筑损伤识别中应用所需要解决的问题。     

基于贝叶斯方法的统计模型修正和结构概率损伤识别

提出了一个用马尔科夫链抽样的贝叶斯模型修正和损伤识别方法,用于对梁结构的损伤识别.首先建立了基于结构振动频率测量,确定其振型的目标函数,然后采用延缓拒绝自适应的马尔科夫链蒙特卡洛方法进行随机抽样,得到在完好状态和损伤状态下结构参数的后验概率,通过比较这两种状态下识别参数的概率密度函数,最终得到结构损伤的概率和损伤程度....     

一类金属橡胶阻尼器的建模与参数识别

研究了一类金属橡胶阻尼器的非线性特性,根据实验数据建立了具有迟滞非线性特性的阻尼器力学模型,通过实验获得了金属橡胶阻尼器特性数据,并提出了两种识别阻尼器迟滞恢复力参数的方法:二维拉格朗日插值法和人工神经网络方法。研究结果表明:拉格朗日插值法可以保证实验值与理论值在插值结点完全重合,具有较高的精度;人工神经网络具有较快的训练速度和很强的学习功能。通过将实验数据与理论计算数据进行对比表明,本文提出的两种方法都可以取得较好的识别效果,曲线拟合的均方差较小,在提高识别效率的同时保证了计算精度。     

基于改进CHC遗传算法的结构损伤诊断研究

提出了一种改进的CHC遗传算法,用频率误差和振型误差函数构建目标函数和适应度函数,该方法继承了普通遗传算法和CHC算法的优点,提高了算法的收敛速度。数值算例表明,用改进的CHC遗传算法进行结构损伤诊断时,单构件损伤比SGA算法的计算时间缩短60%,多构件损伤可缩短80%。     

结构损伤识别的现状和发展

总结和回顾目前关于结构振动损伤识别的研究方法、现状和进展,基于结构动态振动响应和系统动态特征参数进 行损伤识别的方法,介绍智能损伤诊断方法的原理及在结构损伤识别中的应用前景,提出了结构损伤识别的发展趋势。     

基于声音信号的结构损伤识别方法

随着对设备可靠性要求的提高,在生产过程中需要对关键设备的重要零部件在主要工序之后全部进行结构损伤检测,在服役过程中需要对关键设备重要零部件定期在线进行无损检测。为了克服现有的结构损伤检测方法的不足,满足工程实际的迫切需要,利用基于声音信号的结构损伤检测具有非接触测量、高效、可在线检测等优点,构建了一种基于声音信号的结构损伤识别模型。该模型的核心包括信号降噪、特征提取、基于距离评估的损伤敏感特征选择以及基于支持向量机的状态识别。将该模型应用于实验悬臂梁和铁路转辙机动作杆的裂纹损伤识别,结果表明,识别准确率均为100%,且识别过程仅需几秒,验证了该模型的有效性和可行性     

基于随机森林的建筑结构损伤识别方法

针对利用分类器对建筑结构进行损伤识别的问题,引入一种新的组合分类器算法——随机森林,提出基于小波包分解和随机森林的结构损伤识别方法。首先,采用小波包对结构在不同损伤程度和位置上的振动加速度信号进行分解,得到各个频带上的总能量;然后,利用各频带上能量值存在着差异性作为输入到分类器的特征向量;最后,训练随机森林模型并对建筑结构的损伤位置和损伤程度进行识别。应用该方法对一座8层剪切型钢框架结构进行损伤判别,并与BP神经网络和支持向量机方法进行对比,结果表明该方法具有较好的识别精度与稳定性。     

基于数学形态学的广义分形维数的内燃机燃烧信号提取

针对中小功率内燃机工作时所发出的典型非线性非平稳信号,开发了一种振动信号采集设备,提出一类以数学形态学为基础的广义分形维数的特征提取方法,在对振动冲击信号进行预处理之后,通过形态学的广义分形维数估计提取燃烧时的特征信号,以监测内燃机的燃烧状态。实验数据表明,利用以数学形态学为基础的广义分形维数能够获得有效地燃烧振动波形。     

基于伪传递函数的高耸结构损伤识别

基于传递函数可以反映结构输入输出相互关系（结构特性）的思想,提出了一种基于具有额外输入的自回归模型（autoregressive model with exogenous input,简称ARX模型）建立伪传递函数的损伤定位方法。首先,根据各自由度之间的关联性对其进行分组,选取其中一个自由度的响应作为参考通道即系统输出,将与其相关联的其他自由度响应信号作为系统输入,利用ARX模型,建立各分组在结构完好工况下的伪传递函数,将其作为基准伪传递函数;然后,利用基准伪传递函数对待识别工况的响应进行预测,计算其拟合度;最后,通过定义待识别工况与完好工况之间拟合度的差异作为损伤指标,对结构损伤进行识别。通过广州塔缩减模型算例分析表明,该方法在有噪声的情况下,可以很好地发现损伤并对结构损伤位置和损伤程度进行识别。     

超声导波在H型钢结构损伤识别中的应用

针对H型钢在损伤情况下对超声导波的影响,提出基于超声导波的结构健康监测方法,并探讨了应用超声导波检测技术在H型钢中对结构损伤识别的可行性及其识别能力。采用中心频率为87.5kHz的波形为汉宁窗调幅3.5个周期正弦曲线作为激励波形,应用商业有限元软件ABAQUS对导波在H型钢构件中的传播进行了仿真,同时对无损伤以及有损伤的仿真模型进行实验验证。实验中利用压电材料锆钛酸铝(piezoelectric lead zirconate titanate,简称PZT)换能器来激发和接收在H型钢中传播的导波信号,借助于Morlet小波时频分析等方法对仿真和实验采集到的信号进行处理,并比较实验结果与仿真结果的吻合度。最后分析H型钢中损伤的大小等因素对损伤识别的影响,以及超声导波在H型钢中的损伤识别能力。     

基于灵敏度分析的机械系统损伤识别方法

提出了一种基于振动灵敏度分析的机械系统损伤识别方法。该方法同时考虑了固有频率灵敏度和固有模态灵敏度 ,既可用于损伤定位 ,也能用于确定损伤大小 ,且对单个损伤和多个损伤情况都适用。为了提高识别的精度 ,考虑了二阶灵敏度。针对工程实际的需要 ,分析了不完备模态和模态测量误差对该方法识别精度的影响。算例表明 :本方法合理可靠 ,具有足够的精度。     

基于高频动态特性的点阵结构损伤识别研究

针对轻质点阵结构中的脱焊损伤,文中采用高频动态响应特性分析方法,通过测量损伤局部处的共振响应,直接对脱焊点进行定位。基于数值方法计算模拟了轻质点阵结构的高频响应,研究了含多个脱焊损伤的点阵结构在高频段内的固有频率和固有振型。结果显示,损伤处将产生明显的局部共振。在实验验证中提出了采用压电片的宽频激励方式,结合扫描式激光测振仪全场测量,计算得到结构在激励频段的频响函数。通过分析频响函数峰值频率对应的固有振型,准确识别出损伤位置。数值与实验研究结果均表明,对轻质点阵结构的高频响应特性进行模态参数识别,可有效识别定位脱焊损伤。     

基于振动模态试验的管道损伤识别方法

管道状态监测与损伤识别是目前相关领域具备挑战性的研究热点.文中给出了一种基于振动模态试验的管道泄漏定位方法.首先基于振动模态分析方法对无损管道和泄漏管道进行数值模拟分析;然后对两种管道进行试验模态分析,提取管道的时域信号,并对时域信号进行FFT处理获得频域信号,求出管道各阶固有频率的平方差并将其与第一阶管道固有频率的平...