基于概率統(tǒng)計和結(jié)構識別的多模型健康監(jiān)測方法.pdf

1、結(jié)構健康監(jiān)測是了解、評估和預測結(jié)構運行狀況的強大工具。本文研究如何利用健康監(jiān)測技術進行結(jié)構的性能評估。首先開發(fā)了一種新的基于振動數(shù)據(jù)的結(jié)構柔度識別的新方法，即基于子空間識別理論的時域識別方法;其次，由于健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的各種不確定性的影響，用結(jié)構健康監(jiān)測數(shù)據(jù)對初始建立的有限元模型進行矯正會時出現(xiàn)的多個有限元模型都可能與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)匹配，針對這一問題提出了基于概率的多模型方法框架進行解決。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用基于時域的子空間

2、方法(SI)進行結(jié)構的柔度識別。不像常用的隨機子空間識別技術(SSI)只識別出結(jié)構系統(tǒng)的A和C，所提議方法可以識別完整的結(jié)構系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣A，B，C，D。利用完整的結(jié)構狀態(tài)矩陣能夠解耦的特性可以計算結(jié)構的模態(tài)參與系數(shù)，進而識別出結(jié)構的柔度。識別結(jié)構柔度后，可以預測結(jié)構在任意荷載下的位移響應，有替代卡車靜載實驗方法進行中小橋梁結(jié)構承載能力評估的潛力。⑵由于不確定性的影響，在模型修正中許多的模型都可以與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)相匹配。本文開發(fā)了一種基于

3、概率方法的多模型框架理論來解決上述非唯一“最優(yōu)”有限元模型問題。在此方法中，主要利用蒙特卡洛抽樣(MC)或馬爾科夫鏈蒙特卡洛(MCMC)抽樣方法對結(jié)構關鍵參數(shù)進行抽樣，形成多個有限元模型庫并進行模型庫的評估，依據(jù)多個有限元模型形成的模型庫，而不是單一的“最優(yōu)”有限元模型進行結(jié)構識別和性能評估。⑶分別利用三跨簡支梁橋有限元模型和實驗室6m簡支梁作為例子，驗證了所提議的結(jié)構柔度識別新方法的正確性及實用性，并討論了基于柔度識別的結(jié)構性能評估方