正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單點激勵位置選取和傳感器布置研究.pdf

1、　　近年來，大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)被廣泛用于大跨度公共建筑和民用設(shè)施中，隨著使用時間的推移，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷失效等相關(guān)問題時有發(fā)生，因此，結(jié)構(gòu)損傷檢測越來越受到關(guān)注。目前，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的檢測往往采用動測法，動測中信號的產(chǎn)生和獲取十分重要，采用什么激勵方式，激勵什么位置，傳感器如何布置都是需要研究的內(nèi)容，也是損傷信息采集的關(guān)鍵。而且網(wǎng)架結(jié)構(gòu)本身桿件眾多、自由度巨大，這也給這類結(jié)構(gòu)的損傷檢測增加了一些困難。本文針對這些現(xiàn)狀，進行了以下幾個方面的研究：

2、
　　1) 針對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)頻率比較密集的特性，本著將參與結(jié)構(gòu)自由響應(yīng)的主要模態(tài)頻率盡量稀疏，提高模態(tài)識別準確性的目的。采用了一種基于歐氏距離進行模態(tài)分離選取結(jié)構(gòu)單點最優(yōu)激勵位置的方法。計算各階模態(tài)對響應(yīng)的貢獻(即加權(quán)系數(shù))，構(gòu)造加權(quán)系數(shù)的模式向量、目標(biāo)向量，定義目標(biāo)函數(shù)，歐氏距離最小的目標(biāo)函數(shù)即為最優(yōu)激勵位置。并以正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為算例，分別對兩種截面情況下的完好、單損傷和多損傷工況進行分析，通過歐氏距離分離法判斷該結(jié)構(gòu)不同狀態(tài)下

3、的單點最優(yōu)激勵位置。最后用模擬獲得的最優(yōu)激勵點進行激振，采集響應(yīng)信號，用?！S變換和傅里葉變換方法計算結(jié)構(gòu)模態(tài)，驗證了單點最優(yōu)激勵位置的有效性。
　　2) 考慮模態(tài)可觀測性與損傷可識別性的傳感器優(yōu)化布置結(jié)果不一致的特點，采用了一種協(xié)調(diào)的 Fisher 信息矩陣。首先由結(jié)構(gòu)運動方程出發(fā)，考慮損傷導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)響應(yīng)的變化，以近似解析的方式推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)響應(yīng)與振型和損傷靈敏度之間的關(guān)系。根據(jù)Fisher信息熵原理，建立同時包含模態(tài)振型和損傷靈