大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究.pdf

1、大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)具有受力合理，結(jié)構(gòu)形式新穎豐富，可以突出結(jié)構(gòu)美并富有藝術表現(xiàn)力的特點，被廣泛應用于體育館、展覽館、餐廳、候車廳等各類建筑。這些大型復雜結(jié)構(gòu)采用了大量新材料、新工藝、新技術，在結(jié)構(gòu)的使用過程中，隨著時間的推移，材料的老化、環(huán)境的侵蝕、地基的不均勻沉降和復雜荷載等因素及其之間的耦合作用，將不可避免地導致結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減，極端情況下將引發(fā)災難性的突發(fā)事件，給人們的生命和財產(chǎn)造成巨大的損失。因此，及時、準確的對結(jié)構(gòu)

2、損傷進行識別、評價并修復具有重要的意義。
　　 本文利用時間序列分析和神經(jīng)網(wǎng)絡對大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進行了損傷識別研究，具有較高的準確性和魯棒性，主要包括以下內(nèi)容:
　　 (1)根據(jù)目前國內(nèi)外結(jié)構(gòu)損傷識別研究的現(xiàn)狀，綜述了基于結(jié)構(gòu)振動響應的損傷識別方法，并指出了其各自的優(yōu)缺點及應用范圍。
　　 (2)采用基于粒子群智能優(yōu)化算法確定加速度傳感器的布置位置。計算結(jié)構(gòu)振型，定義基于變形能的適應度，根據(jù)適應度函數(shù)確定傳感器

3、的最優(yōu)布置位置。具有良好的可操作性，而且簡單容易實現(xiàn)同時又有深刻的智能背景，并且沒有許多參數(shù)需要調(diào)整。數(shù)值模擬結(jié)果表明，該方法穩(wěn)定且準確。
　　 (3)基于結(jié)構(gòu)加速度響應信息建立時間序列模型，采用時間序列模型系數(shù)的變化差作為損傷識別參數(shù)?？朔瞬捎媚B(tài)參數(shù)進行損傷識別時，面臨的識別精度低、測試模態(tài)信息不完備等缺點，提高了損傷識別精度。
　　 (4)利用基于時間序列分析與神經(jīng)網(wǎng)絡的大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識別方法識別結(jié)構(gòu)損傷

4、，并且對結(jié)構(gòu)損傷定位。首先，基于MATLAB系統(tǒng)辨識工具箱，采用時間序列分析法識別損傷是否存在;然后，基于MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱，利用神經(jīng)網(wǎng)絡法識別結(jié)構(gòu)損傷位置。該方法具有以下優(yōu)點:
　　 ①不需要模態(tài)參數(shù)識別，而是直接采用加速度響應信號，無需激勵信息;
　　 ②可避免損傷識別對結(jié)構(gòu)模型的依賴;
　　 ③時間序列分析建立時序模型具有不必考慮系統(tǒng)有多少輸入、系統(tǒng)與外界的聯(lián)系方式、系統(tǒng)的復雜性等因素，具有損傷識別

5、精度高、對小損傷敏感、對環(huán)境影響要求低、可操作性強等特點;
　　 ④神經(jīng)網(wǎng)絡具有濾出噪聲及在一定噪聲情況下得出正確結(jié)論的能力;
　　 ⑤神經(jīng)網(wǎng)絡具有并行性，自適應性，聯(lián)想記憶功能，魯棒性和容錯性。
　　 (5)分別采用白噪聲與環(huán)境激勵，對一個凱威特型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)單個構(gòu)件和兩個構(gòu)件進行了損傷識別的數(shù)值模擬，并考慮了3％測量噪聲的影響。模擬結(jié)果表明，①基于時間序列分析與神經(jīng)網(wǎng)絡的大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的損傷識別方法可