橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別的動力指紋方法研究.pdf

1、近年來，結(jié)構(gòu)損傷識別在土木和航空等領(lǐng)域迅速發(fā)展起來，但大量的損傷識別方法面對大型結(jié)構(gòu)時卻遇到了許多實踐上的困難，尚有許多問題值得深入研究。在諸多結(jié)構(gòu)損傷識別方法中，基于動力測試數(shù)據(jù)的識別方法有遠程在線的潛在優(yōu)勢，因此動力損傷識別方法受到了極大的關(guān)注。本文首先對結(jié)構(gòu)損傷識別的研究現(xiàn)狀、研究的主要難點進行了分析。然后針對結(jié)構(gòu)動力損傷識別中動力指紋的基本問題進行了系統(tǒng)研究，主要完成了以下六個方面的工作。 1．對于目前損傷識別領(lǐng)域所用到

2、的動力指紋進行了概括和分類。將動力指紋分為四個大類：傳遞特性類動力指紋、復(fù)雜函數(shù)類動力指紋、傳遞曲率類動力指紋和特征參數(shù)類動力指紋。逐一對這些動力指紋進行分析研究，對每種動力指紋的計算方法、適用范圍進行了系統(tǒng)的總結(jié)。 2．研究了幾種常用動力指紋抵抗干擾的能力。首先對模態(tài)參數(shù)的噪聲來源進行剖析，并據(jù)此給出其理想化的噪聲分布公式。按概率統(tǒng)計相關(guān)理論推導(dǎo)了動力指紋的噪聲分布，并得出了一些具有指導(dǎo)意義的結(jié)論。本文還基于系統(tǒng)靈敏度分析理論

3、，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)的損傷靈敏度理論公式。在動力指紋噪聲靈敏度和損傷靈敏度分析的基礎(chǔ)上，提出了衡量動力指紋抵抗干擾能力的綜合性能評價指標(biāo)，為特征比選提供了量化的參考依據(jù)。 3．利用模式識別中特征提取和特征選擇的基本理論，將動力指紋庫進行適當(dāng)?shù)淖儞Q，得到了具有良好可分性的優(yōu)化特征庫。主要對基于相關(guān)分析、遺傳算法的特征選擇和基于主成分分析、Fisher判別分析、三譜相輔分析的特征提取等方法開展研究。并提出了針對結(jié)構(gòu)損傷識別問題的特征向量優(yōu)化

4、策略，為工程的實際應(yīng)用提供了有效的實施方案。 4．從模式分類的角度對結(jié)構(gòu)的損傷位置和損傷程度進行識別，其核心問題就是如何合理設(shè)計分類器。本文研究了近鄰法、判別分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))三種分類器的具體算法，并分析了它們在結(jié)構(gòu)損傷識別中各自的優(yōu)勢和局限性。 5．多重子步法是解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)損傷識別問題的有效途徑，對結(jié)構(gòu)進行區(qū)域劃分是多重子步法的基礎(chǔ)工作。本文將模糊關(guān)系聚類和模糊C均值聚類用于損傷區(qū)域的劃