改進(jìn)實(shí)數(shù)編碼的遺傳算法及其在結(jié)構(gòu)損傷診斷中的應(yīng)用.pdf

1、本文論述了改進(jìn)實(shí)數(shù)編碼的遺傳算法及其在結(jié)構(gòu)損傷診斷中的應(yīng)用。 結(jié)構(gòu)損傷的檢測(cè)和識(shí)別是工程結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)和檢修的重要部分。結(jié)構(gòu)在服役的過程當(dāng)中，往往由于腐蝕、疲勞、老化，或者由于受到?jīng)_擊荷載、地震和風(fēng)的影響而受到損傷。這些不同原因造成的不同程度的損傷經(jīng)過長(zhǎng)期的積累必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或使用性能降低。盡早的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，并及時(shí)檢測(cè)和修復(fù)，不僅可以大大降低結(jié)構(gòu)的維護(hù)、維修費(fèi)用，還可以減少和避免不必要的生命財(cái)產(chǎn)損失。 因此，對(duì)工程

2、結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)的健康檢測(cè)和診斷是目前國內(nèi)外科技工作者和工程設(shè)計(jì)研究人員廣泛關(guān)注和重點(diǎn)研究的領(lǐng)域之一。 結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的改變，基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別是當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工程界研究的熱點(diǎn)。 本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)： (1) 首先對(duì)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的理論與方法進(jìn)行了闡述，論述了損傷診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，探討了頻率、振型等模態(tài)參數(shù)變化與損傷的內(nèi)在聯(lián)系，分類闡述了各種損傷診斷方式并分析了各種方法的特點(diǎn)

3、。 (2) 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的基本原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，深入分析了其存在的缺陷與不足以及算法的可能改進(jìn)途徑，在此基礎(chǔ)上提出了自己的改進(jìn)策略，定義了新的衡量種群多樣性的指標(biāo)，并將該指標(biāo)引入到遺傳算子中，使交叉和變異概率根據(jù)該指標(biāo)自適應(yīng)調(diào)整，基于此提出了改進(jìn)的基于實(shí)數(shù)編碼的自適應(yīng)并行遺傳算法，通過對(duì)典型測(cè)試函數(shù)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)，并與其他方法進(jìn)行對(duì)比研究，表明本文提出的方法是一種有效的全局尋優(yōu)算法。 (3) 應(yīng)用基于改進(jìn)

4、的遺傳算法的損傷診斷方法，采用數(shù)值仿真的方式來檢驗(yàn)本文所提方法在損傷識(shí)別上的能力。結(jié)果證明本文的方法不僅能夠準(zhǔn)確的識(shí)別損傷單元的位置及其損傷程度，而且具有較強(qiáng)的抗噪能力。 (4) 為了檢驗(yàn)該方法在實(shí)際工程中的效用，基于已有的比例為1：3的四層鋼筋混凝土空間框架模型的模態(tài)數(shù)據(jù)識(shí)別結(jié)構(gòu)在不同工況下的物理參數(shù)。不同于數(shù)值模擬可以準(zhǔn)確判斷識(shí)別結(jié)果是否正確，對(duì)工程實(shí)際的結(jié)構(gòu)，其實(shí)際物理參數(shù)難于準(zhǔn)確衡量，所以通過對(duì)修正前后結(jié)構(gòu)的分析模態(tài)和

5、測(cè)量模態(tài)的相關(guān)性分析來衡量識(shí)別結(jié)果的正確與否。 (5) 某種損傷診斷的方法常常只適合特定問題的研究，為了測(cè)試本文方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別能力，應(yīng)用基于本文改進(jìn)的遺傳算法的損傷診斷方法，對(duì)由國際結(jié)構(gòu)控制協(xié)會(huì)與美國土木工程學(xué)會(huì)（IASC-ASCE）提出的健康檢測(cè)Benchmark結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，本方法能夠準(zhǔn)確的識(shí)別該框架結(jié)構(gòu)的損傷。 (6) 應(yīng)用基于本文改進(jìn)遺傳算法的損傷診斷方法識(shí)別梁結(jié)構(gòu)的損傷，先后對(duì)實(shí)驗(yàn)室預(yù)