結(jié)構(gòu)健康診斷的系統(tǒng)模型和特征提取研究.pdf

1、系統(tǒng)模型和特征提取是結(jié)構(gòu)健康診斷研究的重要內(nèi)容.合理可靠的系統(tǒng)模型是實(shí)施結(jié)構(gòu)健康診斷的基礎(chǔ),有助于對(duì)結(jié)構(gòu)行為及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析解釋,也是提取損傷敏感特征的重要依據(jù).損傷敏感特征的提取,對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)狀態(tài)、識(shí)別損傷位置程度、修正系統(tǒng)模型都具有重要意義.本文以復(fù)雜環(huán)境荷載聯(lián)合作用的結(jié)構(gòu)健康診斷問(wèn)題為研究背景,圍繞系統(tǒng)模型和特征提取完成了以下工作:1.考慮復(fù)雜環(huán)境荷載聯(lián)合作用的系統(tǒng)模型:復(fù)雜環(huán)境荷載聯(lián)合作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)序列通常具有較為嚴(yán)重的

2、非平穩(wěn)性和較為復(fù)雜的非線性,而目前常用的非物理數(shù)值模型一般無(wú)法有效解決此類問(wèn)題.利用環(huán)境荷載要素監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)引入徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),將環(huán)境荷載要素監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為模型輸入變量,將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)作為模型輸出變量,建立了環(huán)境荷載聯(lián)合作用下的系統(tǒng)RBFNN模型,并且提出了模型輸入變量的確定方法和模型性能的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則.2.基于結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)的系統(tǒng)模型:未知非平穩(wěn)隨機(jī)激勵(lì)下的系統(tǒng)建模,是經(jīng)典系統(tǒng)辨識(shí)理論和現(xiàn)代時(shí)間序列分析方法無(wú)法解決的問(wèn)題.本文建

3、立了適用于未知白噪聲激勵(lì)和未知非平穩(wěn)隨機(jī)激勵(lì)的系統(tǒng)RBFNN模型,這種模型無(wú)需給出顯式的數(shù)學(xué)表達(dá),只是利用歷史觀測(cè)數(shù)據(jù),即可實(shí)現(xiàn)輸出等價(jià)基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力行為的準(zhǔn)確預(yù)測(cè).3.基于環(huán)境振動(dòng)的系統(tǒng)模態(tài)識(shí)別:大型土木工程結(jié)構(gòu)通常具有密集的振動(dòng)模態(tài),這類結(jié)構(gòu)在環(huán)境振動(dòng)條件下的模態(tài)識(shí)別比較困難:此外,目前常用的基于環(huán)境振動(dòng)的模態(tài)識(shí)別方法一般無(wú)法區(qū)分系統(tǒng)模態(tài)和虛假模態(tài).本文基于結(jié)構(gòu)響應(yīng)相關(guān)函數(shù)與結(jié)構(gòu)脈沖響應(yīng)函數(shù)的等價(jià)關(guān)系,建立了系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識(shí)別的

4、相關(guān)函數(shù)反向自回歸(CFBAR)模型,并且討論了觀測(cè)噪聲對(duì)CFBAR模型識(shí)別結(jié)果的影響.4.常用結(jié)構(gòu)損傷敏感特征的適用性:目前所提出的損傷敏感特征大都是依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納出的經(jīng)驗(yàn)公式,缺乏方法可行性和適用性的理論依據(jù),在實(shí)際應(yīng)用中通常會(huì)導(dǎo)致不利的結(jié)果.本文基于頻率、振型、模態(tài)柔度三種最常用損傷敏感特征的模態(tài)靈敏度分析,研究了它們?cè)诓煌Y(jié)構(gòu)模型中的適用性.5.提取結(jié)構(gòu)損傷敏感特征的一般原則:總結(jié)歸納了結(jié)構(gòu)損傷敏感特征提取中的一些重要問(wèn)題:(