基于主成分分析的結構損作識別.pdf

1、結構健康監(jiān)測系統(tǒng)是土木工程結構的安全保障體系的重要組成部分，而健康監(jiān)測的關鍵問題核心之一是結構的損傷識別。損傷識別是定量評估結構狀態(tài)、預測結構剩余壽命和制定維護和修復方案的基礎。一般認為，結構損傷將造成結構剛度的降低進而引起結構振動頻率和振型等固有特性的變化，現(xiàn)有基于結構振動測量的結構損傷識別研究大多是從結構的動力響應測量中抽取結構的頻率和振型信息或者其他的派生量，并基于這些反映結構本身動態(tài)特征的量，通過適當?shù)膬?yōu)化算法來識別反映結構損傷

2、的結構剛度。在本文中，提出了一種利用結構動力響應測量數(shù)據(jù)，結合主成分分析法和多元控制圖的結構損傷識別方法，同時結合LabVIEW實現(xiàn)了遠程網(wǎng)絡監(jiān)測。
　　 本文的主要研究工作如下：
　　 1.提出了基于結構振型主成分分析的損傷識別方法，并通過數(shù)值模擬驗證。通過有限元分析得到結構在健康和損傷狀態(tài)下的振型，利用主成分分析法進行坐標變換來凸顯振型的變異，識別出結構損傷的存在和位置，并結合Hotelling T2控制圖對主成分進

3、行分析，分離異常數(shù)據(jù)，對結構的損傷信息進行了定量描述，討論了不同噪聲水平的影響。
　　 2.提出了基于加速度頻響函數(shù)和主成分分析的結構損傷識別方法。頻響函數(shù)易于通過結構的動力試驗測試得到并包含了大量的結構動力特性。本文利用主成分分析對頻響函數(shù)對頻響函數(shù)進行重構，減少或者消除原始信號中噪聲的影響。
　　 3.利用重構頻響函數(shù)和基線頻響函數(shù)的向量夾角作為損傷指標，并將其應用到多元控制圖中識別損傷。利用正態(tài)分布檢驗圖檢驗損傷指

4、標的分布情況，損傷指標呈正態(tài)分布時用指數(shù)加權平均控制圖識別損傷，損傷指標不呈正態(tài)分布時采用標準差控制圖識別損傷，損傷程度通過損傷指標超過控制圖的控制限的點數(shù)和損傷指標的統(tǒng)計值得到體現(xiàn)。
　　 4.通過實驗驗證提出方法的可靠性，對一四層框架結構在3種損傷情況下進行了損傷識別，結果表明識別方法有很好的應用性，該方法不需要模態(tài)參數(shù)且避免了模態(tài)提取過程，能直接并且準確的識別結構損傷。
　　 5.本文簡單的介紹了虛擬儀器以及Lab