正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單點(diǎn)激勵(lì)位置選取和傳感器布置研究.pdf

1、　　近年來(lái)，大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)被廣泛用于大跨度公共建筑和民用設(shè)施中，隨著使用時(shí)間的推移，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷失效等相關(guān)問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，因此，結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)越來(lái)越受到關(guān)注。目前，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的檢測(cè)往往采用動(dòng)測(cè)法，動(dòng)測(cè)中信號(hào)的產(chǎn)生和獲取十分重要，采用什么激勵(lì)方式，激勵(lì)什么位置，傳感器如何布置都是需要研究的內(nèi)容，也是損傷信息采集的關(guān)鍵。而且網(wǎng)架結(jié)構(gòu)本身?xiàng)U件眾多、自由度巨大，這也給這類(lèi)結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)增加了一些困難。本文針對(duì)這些現(xiàn)狀，進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究：

2、
　　1) 針對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)頻率比較密集的特性，本著將參與結(jié)構(gòu)自由響應(yīng)的主要模態(tài)頻率盡量稀疏，提高模態(tài)識(shí)別準(zhǔn)確性的目的。采用了一種基于歐氏距離進(jìn)行模態(tài)分離選取結(jié)構(gòu)單點(diǎn)最優(yōu)激勵(lì)位置的方法。計(jì)算各階模態(tài)對(duì)響應(yīng)的貢獻(xiàn)(即加權(quán)系數(shù))，構(gòu)造加權(quán)系數(shù)的模式向量、目標(biāo)向量，定義目標(biāo)函數(shù)，歐氏距離最小的目標(biāo)函數(shù)即為最優(yōu)激勵(lì)位置。并以正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為算例，分別對(duì)兩種截面情況下的完好、單損傷和多損傷工況進(jìn)行分析，通過(guò)歐氏距離分離法判斷該結(jié)構(gòu)不同狀態(tài)下

3、的單點(diǎn)最優(yōu)激勵(lì)位置。最后用模擬獲得的最優(yōu)激勵(lì)點(diǎn)進(jìn)行激振，采集響應(yīng)信號(hào)，用?！S變換和傅里葉變換方法計(jì)算結(jié)構(gòu)模態(tài)，驗(yàn)證了單點(diǎn)最優(yōu)激勵(lì)位置的有效性。
　　2) 考慮模態(tài)可觀測(cè)性與損傷可識(shí)別性的傳感器優(yōu)化布置結(jié)果不一致的特點(diǎn)，采用了一種協(xié)調(diào)的 Fisher 信息矩陣。首先由結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，考慮損傷導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)響應(yīng)的變化，以近似解析的方式推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)響應(yīng)與振型和損傷靈敏度之間的關(guān)系。根據(jù)Fisher信息熵原理，建立同時(shí)包含模態(tài)振型和損傷靈