基于區(qū)間分析的不確定性結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)損傷識別利用傳感器測試數(shù)據(jù)，通過反演計算對結(jié)構(gòu)損傷的有無、部位和程度進行識別，是土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中重要的一環(huán)。在將損傷識別應用于實際結(jié)構(gòu)時，受荷載作用、環(huán)境溫度、測試誤差等不確定性因素的影響，易出現(xiàn)損傷的誤判或漏判，導致結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測失去應有的作用。本文基于區(qū)間分析理論，結(jié)合遺傳算法和向量回歸模型提出了損傷特征指標的區(qū)間求解算法，根據(jù)損傷特征指標的區(qū)間重疊率建立了結(jié)構(gòu)損傷的兩階段識別方法。通過引入Information-gap（I

2、nfo-gap）決策模型和決策評價標準，克服了需人為指定區(qū)間重疊率閾值的不足，從而實現(xiàn)了不確定性因素影響下結(jié)構(gòu)損傷部位的識別。
　　本文完成的主要工作以及研究結(jié)果概括如下：
　?、偬岢隽嘶贜SGA-Ⅱ的區(qū)間求解優(yōu)化算法。分別選取數(shù)值算例和有限元模型算例，將區(qū)間優(yōu)化算法和傳統(tǒng)的區(qū)間組合法、區(qū)間截斷法進行對比分析，結(jié)果表明區(qū)間優(yōu)化算法能有效減少區(qū)間求解過程中的區(qū)間擴張問題，計算精度優(yōu)于傳統(tǒng)方法。分析了NSGA-Ⅱ中不同參數(shù)設(shè)置

3、對區(qū)間求解優(yōu)化算法的影響，為算法合理設(shè)置參數(shù)提供了參考。
　?、诟鶕?jù)測試的加速度響應信號建立向量自回歸模型(VAR)，選取VAR模型系數(shù)主對角線元素的馬氏距離作為損傷特征指標。在不確定性因素影響下，利用區(qū)間優(yōu)化算法求解特征指標區(qū)間，并提出基于區(qū)間重疊率系數(shù)的損傷判別標準，建立了不確定性結(jié)構(gòu)損傷識別兩階段法。六自由度數(shù)值算例結(jié)果表明，采用區(qū)間分析進行損傷初判定，然后通過區(qū)間重疊率進行損傷最終判定的兩階段方法可有效識別結(jié)構(gòu)的損傷。

4、r>　?、蹖nfo-gap理論與區(qū)間分析融合，提出基于區(qū)間分析的Info-gap決策模型和穩(wěn)健度模型，在分析這兩個模型中參數(shù)指標物理意義的基礎(chǔ)上，通過反饋函數(shù)建立了不確定性損傷識別決策評價模型。通過六自由度算例表明，基于Info-gap決策模型的不確定性損傷識別方法能準確識別結(jié)構(gòu)的損傷。
　?、茉趯嶒炇掖罱ㄋ膶愉摽蚣芙Y(jié)構(gòu)，通過增加質(zhì)量、不同室溫測試、不同VAR模型階數(shù)來分別模擬質(zhì)量、環(huán)境溫度和損傷識別算法的不確定性。采用損傷兩階