基于敏感性分析的大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)傳感器布置研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，科技高速發(fā)展，出于現(xiàn)代工業(yè)的需要以及人類(lèi)未來(lái)的需求，空間結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，并向著巨大化和復(fù)雜化發(fā)展。大跨空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，已被愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用于各種地標(biāo)性公共建筑和民用設(shè)施中?；诖罂缈臻g結(jié)構(gòu)的重要性，對(duì)其建造及服役期間進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)、損傷預(yù)測(cè)、識(shí)別以及預(yù)警具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。傳感器是健康監(jiān)測(cè)中獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的感知層，合理的傳感器布置已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注

2、。
　　本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)于傳感器優(yōu)化布置的研究現(xiàn)狀。目前已有的傳感器布置的研究大都基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)性能，然而大跨空間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)以靜態(tài)應(yīng)力和變形為主，所以傳統(tǒng)的傳感器布置方法在大跨空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用并不一定理想。本文結(jié)合空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，從敏感性分析角度出發(fā)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。首先提出了荷載敏感性的概念和評(píng)價(jià)公式;然后介紹了分析自身敏感性常用的兩種方法:蒙特卡羅法和正交試驗(yàn)法。并分析了這兩種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性。

3、　　其次，從荷載敏感性分析角度，以一個(gè)雙層柱面殼為例，詳細(xì)介紹了荷載敏感性的分析過(guò)程和傳感器布置過(guò)程。并對(duì)幾個(gè)典型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基于荷載敏感性分析的傳感器布置，證明了該布置方法在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的適用性。此外，還通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)不同空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的傳感器布置方案進(jìn)行總結(jié)，得到了一定的規(guī)律。
　　此外，本文從結(jié)構(gòu)自身敏感性角度出發(fā)，以一個(gè)肋環(huán)型單層網(wǎng)殼為例，通過(guò)蒙特卡羅法和正交試驗(yàn)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)自身敏感性的分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行傳

4、感器布置。這兩種分析方法的分析結(jié)果基本一致，從計(jì)算效率上考慮，正交試驗(yàn)法更適合桿件眾多的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)自身敏感性的分析，得到桿件敏感性的排序，同時(shí)根據(jù)桿件對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)影響的顯著性，將結(jié)構(gòu)桿件進(jìn)行了分級(jí)。通過(guò)對(duì)幾個(gè)典型空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的分析，證明了基于結(jié)構(gòu)自身敏感性分析的傳感器布置方法在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的適用性。此外，還通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)不同空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的傳感器布置方案進(jìn)行總結(jié)，得到了一定的規(guī)律。
　　最后，在前文對(duì)大跨度空間網(wǎng)格