時域結(jié)構(gòu)參數(shù)識別及其網(wǎng)絡化實現(xiàn).pdf

1、大量工業(yè)與民用建筑和社會基礎設施在長期的服役過程中受到使用荷載及各種自然和人為因素的作用，不斷出現(xiàn)損傷累積和功能退化，極端情況下甚至弓l發(fā)突發(fā)性災難。對結(jié)構(gòu)健康狀況和損傷進行有效的評估已經(jīng)成為國際土木工程界面臨的一項緊迫課題，其中結(jié)構(gòu)參數(shù)和損傷識別是其關(guān)鍵和核心問題之一。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡由于具有能以任意精度逼近任何線性和非線性函數(shù)關(guān)系的能力而在土木工程相關(guān)領(lǐng)域中得到了廣泛的應用，包括結(jié)構(gòu)參數(shù)識別和損傷評估。但以往基于神經(jīng)網(wǎng)絡和結(jié)構(gòu)

2、響應時間序列的結(jié)構(gòu)損傷識別方法往往只能給出定性的結(jié)論而不能得出定量的結(jié)論，本文提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡和結(jié)構(gòu)加速度響應時程的結(jié)構(gòu)參數(shù)和損傷識別方法，并通過模型結(jié)構(gòu)實驗得到驗證。另一方面，由于遠程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測具有自動、實時、在線的特點，是對實際工程結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測的重要課題。本文對湖南大學土木工程學院研究開發(fā)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)實驗室(NetworkedStructural Laboratory，NetSLab)的通訊平臺進行升級，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)動力響應測量

3、時間序列遠程傳輸，并與本文提出的結(jié)構(gòu)參數(shù)和損傷識別方法相結(jié)合，為實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測提供了一個新工具。 本文首先回顧了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)損傷檢測和基于振動的損傷識別方法，并對人工神經(jīng)網(wǎng)絡在土木工程中的應用進行了總結(jié)。其次，提出了一種直接運用結(jié)構(gòu)動力響應測量、基于神經(jīng)網(wǎng)絡的時域結(jié)構(gòu)參數(shù)直接識別方法，并采用振動臺實驗的實測加速度響應對此方法進行驗證?；诮Y(jié)構(gòu)運動方程的離散解，對參數(shù)識別方法的理論基礎以及兩個神經(jīng)網(wǎng)絡的構(gòu)建依據(jù)進行了闡明。為了對目

4、標結(jié)構(gòu)進行參數(shù)識別，首先假定一個參考結(jié)構(gòu)并構(gòu)建一個神經(jīng)網(wǎng)絡來描述參考結(jié)構(gòu)的加速度響應時間序列之間的映射關(guān)系，即建立參考結(jié)構(gòu)的非參數(shù)模型。然后，定義加速度響應預測差值均方根向量作為評價指標用于參數(shù)識別，并構(gòu)建參數(shù)識別用神經(jīng)網(wǎng)絡來描述評價指標與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。編制了相關(guān)程序，運用一個框架結(jié)構(gòu)模型振動臺實驗的加速度響應實測時間序列對模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了識別。同時對此框架模型的損傷狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了識別。結(jié)果表明該方法具有較高的識別精度