基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是目前國(guó)內(nèi)外土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與狀態(tài)評(píng)估是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)理論的主要內(nèi)容之一。多源信息融合技術(shù)發(fā)軔于軍事領(lǐng)域，最近二十年在民用領(lǐng)域有了較多的應(yīng)用，其性能穩(wěn)定、覆蓋范圍廣、可靠度高等特點(diǎn)非常適用于故障診斷。本文以大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，以潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋斜拉橋?yàn)楸尘肮こ?，從理論分析、方法?gòu)建、數(shù)值模擬、試驗(yàn)驗(yàn)證和應(yīng)用研究五個(gè)方面，系統(tǒng)地開(kāi)展了基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法研究。本文的主要工作和成果如下:

2、　　1、提出了基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基本原理和方法。主要內(nèi)容是:①在基于不確定性推理的多源信息融合技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立了面向特征級(jí)多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基本原理。②應(yīng)用多元信息融合技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了兩種基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基本方法——基于多種方法融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法和基于多模態(tài)信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。③開(kāi)展了簡(jiǎn)支梁和混凝土組合箱梁橋數(shù)值模型損傷分析。分析結(jié)果表明:這兩種基于多源信息融

3、合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基本方法具有良好的損傷敏感性和噪聲魯棒性，能夠準(zhǔn)確識(shí)別基本的基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法無(wú)法識(shí)別的結(jié)構(gòu)損傷。
　　2、建立了基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。主要內(nèi)容是:①針對(duì)證據(jù)理論的優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)分析了證據(jù)理論推理悖論的各種情況，介紹了證據(jù)沖突的量化評(píng)價(jià)方法，提出了證據(jù)間的加權(quán)分配方法。②基于證據(jù)間的加權(quán)分配方法和修正的合成法則，提出了改進(jìn)的證據(jù)理論，并建立了基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。③針對(duì)基于改進(jìn)證據(jù)

4、理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法進(jìn)行了數(shù)值模型損傷分析。分析結(jié)果表明:證據(jù)間的加權(quán)分配方法可以有效緩解證據(jù)間的沖突，基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法比基于傳統(tǒng)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法具有更好的損傷敏感性和噪聲魯棒性。
　　3、將本文提出的基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基本方法和基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，應(yīng)用于鋼筋混凝土單向板損傷試驗(yàn)和大跨斜拉橋模型試驗(yàn)，分別針對(duì)鋼筋混凝土板裂縫和大跨斜拉橋斜拉索損傷進(jìn)行識(shí)別。分析結(jié)果表明，與基

5、本的基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法相比，基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基本方法和基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法對(duì)于鋼筋混凝土板裂縫和大跨斜拉橋斜拉索損傷有更好的敏感性，能夠準(zhǔn)確識(shí)別試驗(yàn)設(shè)計(jì)的損傷。同時(shí)可以看出，基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法的識(shí)別效果明顯優(yōu)于基于傳統(tǒng)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。
　　4、開(kāi)展了大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別應(yīng)用研究。將本文提出的基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基本方法和基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，

6、應(yīng)用于潤(rùn)揚(yáng)大橋斜拉橋基準(zhǔn)有限元模型，進(jìn)行斜拉索損傷識(shí)別，從損傷敏感性和噪聲魯棒性?xún)蓚€(gè)方面進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明:與基本的基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法相比，基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法對(duì)斜拉索損傷更為敏感，并具有更好的抗噪性。與基于傳統(tǒng)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法相比，通過(guò)證據(jù)間加權(quán)分配和修正的合成準(zhǔn)則，基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法具有更好的損傷敏感性和噪聲魯棒性。
　　5、針對(duì)通過(guò)損傷識(shí)別指標(biāo)相對(duì)大小來(lái)確定損傷位置的損傷