改進實數(shù)編碼的遺傳算法及其在結(jié)構(gòu)損傷診斷中的應(yīng)用.pdf

1、本文論述了改進實數(shù)編碼的遺傳算法及其在結(jié)構(gòu)損傷診斷中的應(yīng)用。 結(jié)構(gòu)損傷的檢測和識別是工程結(jié)構(gòu)健康檢測和檢修的重要部分。結(jié)構(gòu)在服役的過程當中，往往由于腐蝕、疲勞、老化，或者由于受到?jīng)_擊荷載、地震和風的影響而受到損傷。這些不同原因造成的不同程度的損傷經(jīng)過長期的積累必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或使用性能降低。盡早的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，并及時檢測和修復(fù)，不僅可以大大降低結(jié)構(gòu)的維護、維修費用，還可以減少和避免不必要的生命財產(chǎn)損失。 因此，對工程

2、結(jié)構(gòu)進行實時的健康檢測和診斷是目前國內(nèi)外科技工作者和工程設(shè)計研究人員廣泛關(guān)注和重點研究的領(lǐng)域之一。 結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動力特性的改變，基于結(jié)構(gòu)動力特性的結(jié)構(gòu)損傷識別是當前學(xué)術(shù)界和工程界研究的熱點。 本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾點： (1) 首先對結(jié)構(gòu)損傷識別的理論與方法進行了闡述，論述了損傷診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，探討了頻率、振型等模態(tài)參數(shù)變化與損傷的內(nèi)在聯(lián)系，分類闡述了各種損傷診斷方式并分析了各種方法的特點

3、。 (2) 對標準遺傳算法的基本原理與實現(xiàn)技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究，深入分析了其存在的缺陷與不足以及算法的可能改進途徑，在此基礎(chǔ)上提出了自己的改進策略，定義了新的衡量種群多樣性的指標，并將該指標引入到遺傳算子中，使交叉和變異概率根據(jù)該指標自適應(yīng)調(diào)整，基于此提出了改進的基于實數(shù)編碼的自適應(yīng)并行遺傳算法，通過對典型測試函數(shù)的數(shù)值實驗，并與其他方法進行對比研究，表明本文提出的方法是一種有效的全局尋優(yōu)算法。 (3) 應(yīng)用基于改進

4、的遺傳算法的損傷診斷方法，采用數(shù)值仿真的方式來檢驗本文所提方法在損傷識別上的能力。結(jié)果證明本文的方法不僅能夠準確的識別損傷單元的位置及其損傷程度，而且具有較強的抗噪能力。 (4) 為了檢驗該方法在實際工程中的效用，基于已有的比例為1：3的四層鋼筋混凝土空間框架模型的模態(tài)數(shù)據(jù)識別結(jié)構(gòu)在不同工況下的物理參數(shù)。不同于數(shù)值模擬可以準確判斷識別結(jié)果是否正確，對工程實際的結(jié)構(gòu)，其實際物理參數(shù)難于準確衡量，所以通過對修正前后結(jié)構(gòu)的分析模態(tài)和

5、測量模態(tài)的相關(guān)性分析來衡量識別結(jié)果的正確與否。 (5) 某種損傷診斷的方法常常只適合特定問題的研究，為了測試本文方法對標準結(jié)構(gòu)的損傷識別能力，應(yīng)用基于本文改進的遺傳算法的損傷診斷方法，對由國際結(jié)構(gòu)控制協(xié)會與美國土木工程學(xué)會（IASC-ASCE）提出的健康檢測Benchmark結(jié)構(gòu)進行了分析，結(jié)果表明，本方法能夠準確的識別該框架結(jié)構(gòu)的損傷。 (6) 應(yīng)用基于本文改進遺傳算法的損傷診斷方法識別梁結(jié)構(gòu)的損傷，先后對實驗室預(yù)