基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波分析的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)研究.pdf

1、大型土木工程結(jié)構(gòu)(如海洋平臺(tái))在其服役期間，由于受到腐蝕、碰撞以及環(huán)境載荷作用，損傷不可避免。一旦損傷達(dá)到一定程度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，將給生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的損失。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷檢測(cè)有著重要的意義。 基于振動(dòng)響應(yīng)分析的損傷檢測(cè)方法是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。雖然該方法已在結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方面得到了一定程度的應(yīng)用，但是由于測(cè)量噪聲、模型參數(shù)誤差的影響以及測(cè)量模態(tài)的不完備性，使得基于振動(dòng)響應(yīng)分析的損傷檢測(cè)方法很難用于像海洋平臺(tái)這樣的大型

2、結(jié)構(gòu)。本文在總結(jié)回顧以前工作的基礎(chǔ)上，主要開展了以下3個(gè)方面的工作： 1．本文提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)多重?fù)p傷檢測(cè)方法。損傷檢測(cè)分三步進(jìn)行，首先將構(gòu)件損傷引起的標(biāo)準(zhǔn)化的頻率變化率輸入徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行損傷構(gòu)件所在方向的判定；然后將構(gòu)件損傷引起的標(biāo)準(zhǔn)化的損傷信號(hào)指標(biāo)輸入概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行損傷構(gòu)件所在側(cè)面及所在層的判定；最后將構(gòu)件損傷引起的頻率平方的變化比輸入BP網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行損傷程度評(píng)估。為驗(yàn)證基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的海洋平臺(tái)

3、結(jié)構(gòu)多重?fù)p傷檢測(cè)方法的有效性，分別進(jìn)行了數(shù)值模擬、沖擊響應(yīng)模型實(shí)驗(yàn)和振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)，數(shù)值模擬和模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，僅需少量低階模態(tài)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)多重?fù)p傷檢測(cè)方法即可完成對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)，且具有一定的抵抗模型參數(shù)誤差和測(cè)量噪聲的能力。 2．由于結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷后，其振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，利用小波包對(duì)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分析，提取包含結(jié)構(gòu)損傷信息的特征向量(如小波包結(jié)點(diǎn)能量指標(biāo)、小波包結(jié)點(diǎn)能量的變化量指標(biāo)等)，可以

4、對(duì)結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行檢測(cè)。與小波包結(jié)點(diǎn)能量指標(biāo)相比，小波包結(jié)點(diǎn)能量的變化量指標(biāo)對(duì)損傷位置更敏感。本文提出了基于小波包結(jié)點(diǎn)能量和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法，首先利用小波包結(jié)點(diǎn)能量的變化量，作為概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量來(lái)確定損傷位置，其次利用小波包結(jié)點(diǎn)能量輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)確定損傷程度。數(shù)值模擬驗(yàn)證了該方法的有效性，該方法的優(yōu)點(diǎn)是直接利用少量測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)即可完成結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)，缺點(diǎn)是需重復(fù)激勵(lì)。3．結(jié)構(gòu)的損傷會(huì)引起結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)信號(hào)的微