基于組合模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法.pdf

1、由于設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境腐蝕、自然災(zāi)害等原因，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生開裂、老化及破損等現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)的損傷累積往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的重大安全事故，造成嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，因此，關(guān)于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)別的相關(guān)研究得到了越來越廣泛的關(guān)注。作為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，結(jié)構(gòu)損傷準(zhǔn)確探測(cè)有助于進(jìn)行及時(shí)的損傷修復(fù)以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)的使用方法，以阻止損傷的進(jìn)一步累計(jì)，保障結(jié)構(gòu)的安全性、完整性和耐久性。
　　 采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行振動(dòng)法損傷檢測(cè)，是近年來一個(gè)熱門的研究課題。

2、盡管基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損傷識(shí)別法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在一些影響其應(yīng)用的因素。
　　 (1)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)?shù)的不同損傷識(shí)別指標(biāo)，對(duì)于損傷的相關(guān)性及敏感度不盡相同；
　　 (2)模態(tài)不完整問題及數(shù)據(jù)誤差也是影響損傷識(shí)別的重要因素；
　　 (3)對(duì)于大型結(jié)構(gòu)，單步識(shí)別法的樣本數(shù)量龐大，無法保證損傷識(shí)別的效率及準(zhǔn)確性。
　　 針對(duì)上述問題，提出一個(gè)合理有效的損傷識(shí)別方法具有非常重要的工程及現(xiàn)實(shí)意義。本文的研究目標(biāo)

3、為針對(duì)單一參數(shù)對(duì)損傷的敏感度差、不同損傷識(shí)別指標(biāo)對(duì)于損傷的敏感度差異性、模態(tài)不完整問題、數(shù)據(jù)誤差的影響以及對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別范圍的控制問題，提出了高效準(zhǔn)確的損傷識(shí)別方法。圍繞著上述研究目標(biāo)，本文的具體研究?jī)?nèi)容包括：
　　 首先，在對(duì)簡(jiǎn)單桁架結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別中，選取少數(shù)低階頻率及個(gè)別測(cè)點(diǎn)模態(tài)振型的相關(guān)變化形式，經(jīng)損傷敏感度比較后，構(gòu)造出組合模態(tài)參數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)輸入對(duì)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，識(shí)別了損傷位置及損傷程度，從而驗(yàn)證了組

4、合參數(shù)對(duì)損傷位置及程度的敏感性，同時(shí)證明了在數(shù)據(jù)不完整及存在數(shù)據(jù)誤差的情況下，網(wǎng)絡(luò)仍具有良好的識(shí)別能力。
　　 其次，對(duì)于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，訓(xùn)練樣本多，訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)，致使該方法的適用性降低。在對(duì)簡(jiǎn)單桁架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的基礎(chǔ)上，對(duì)多層框架則按照損傷層識(shí)別、損傷構(gòu)件識(shí)別、損傷程度識(shí)別的順序，采用分步法策略進(jìn)行了損傷識(shí)別，并在上述三個(gè)階段分別采用不同的模態(tài)參數(shù)組合形式作為損傷識(shí)別指標(biāo)。從敏感性分析、網(wǎng)絡(luò)收斂速度及識(shí)別正確率三個(gè)方面對(duì)識(shí)別指標(biāo)進(jìn)