基于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的空間鋼結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警.pdf

1、大跨空間鋼結(jié)構(gòu)多用于體育館、會(huì)展中心等城市標(biāo)志性建筑，其結(jié)構(gòu)體型龐大，造型獨(dú)特，形式新穎。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，需要對(duì)大跨空間鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)和損傷預(yù)警。本文主要研究如何由加速度時(shí)程響應(yīng)提取結(jié)構(gòu)損傷敏感指標(biāo)并分離環(huán)境變化和監(jiān)測(cè)信號(hào)噪聲的影響，統(tǒng)計(jì)判別結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　研究了由加速度時(shí)程響應(yīng)建立ARMA模型。理論分析了ARMA模型的適合階次，闡明了ARMA模型的階次由結(jié)構(gòu)參與振動(dòng)的振型數(shù)決定。提出了基于遺傳算

2、法的ARMA定階方法，首先根據(jù)AR模型的階次確定ARMA模型階次的范圍，然后應(yīng)用遺傳算法搜索ARMA模型的階次。K8型網(wǎng)殼的數(shù)值算例表明，所提方法減少定階運(yùn)算量，能夠?qū)崿F(xiàn)ARMA模型的快速定階。
　　分別研究了以AR系數(shù)和脈沖響應(yīng)為結(jié)構(gòu)損傷敏感指標(biāo)，表征結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，并提出了基于主成分分析和假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)判別方法。簡(jiǎn)支梁和K8型網(wǎng)殼的數(shù)值算例分別表明，以AR系數(shù)為結(jié)構(gòu)損傷敏感指標(biāo)，可以預(yù)警簡(jiǎn)支梁的微小損傷和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的比較嚴(yán)重的損

3、傷，該指標(biāo)的敏感性隨著結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加有所降低；以脈沖響應(yīng)為結(jié)構(gòu)損傷敏感指標(biāo)，能夠較好的預(yù)警網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的微小損傷。
　　基于“水立方”結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，研究了脈沖響應(yīng)作為結(jié)構(gòu)損傷敏感指標(biāo)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)噪聲的魯棒性。數(shù)值算例表明，該指標(biāo)能夠預(yù)警“水立方”結(jié)構(gòu)一定程度的損傷，并對(duì)信號(hào)噪聲有較好的魯棒性。提出采用支持向量機(jī)回歸得到脈沖響應(yīng)以溫度和風(fēng)速為自變量的函數(shù)關(guān)系，以支持向量機(jī)的訓(xùn)練殘差建立統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制圖，分離環(huán)境因素對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的影響。