考慮不確定性的結構損傷區(qū)間反演分析.pdf

1、結構在服役過程中，受到自然環(huán)境和人為等因素的影響，會出現不同程度的損傷。隨著損傷的積累，結構的安全性、適用性和耐久性功能將不斷降低，容易引發(fā)安全性事故。所以研究有效的結構損傷識別方法，及時監(jiān)測現役結構的工作健康狀態(tài)，對于損傷診斷和保障結構的安全運行有著重要的意義和價值。
　　基于確定性的結構損傷識別方法為結構健康狀態(tài)診斷和安全評估奠定了堅實基礎。由于施工多樣性、量測環(huán)境的局限性、荷載的長期性以及其它不可預見的情況，會導致實際工程中

2、存在諸多的不確定性?；诖_定性的損傷識別方法不直接考慮不確定性因素的影響，從理論上講不具備求解不確定問題的能力。不確定性因素的存在會使得確定性結構損傷方法在應用于實際結構時效果不佳。因此，需要發(fā)展不確定性的損傷識別方法，有效地對結構損傷進行診斷。本文圍繞觀測不確定性和模型不確定性，提出兩種適用于不確定性的結構損傷識別方法。具體研究內容如下：
　　(1)將觀測不確定性處理為含高斯型噪聲的觀測信息，模型不確定性處理為用區(qū)間數描述的結構

3、參數，提出結合擴展卡爾曼濾波和遺傳算法的區(qū)間反演分析方法。擴展卡爾曼濾波中狀態(tài)向量的最優(yōu)估計值作為目標函數，在已知結構參數不確定性范圍內，通過遺傳算法進行尋優(yōu)以獲得狀態(tài)向量的上下界值，從而實現結構參數的區(qū)間反演。
　　(2)將觀測不確定性處理為含未知但有界(UBB)噪聲的觀測信息，提出基于集員濾波的結構損傷識別方法。首先，結構的狀態(tài)向量用橢球集合描述。然后，在結構參數反演過程中，對結構非線性系統進行線性化處理，將線性化誤差、系統誤

4、差近似為系統噪聲，采用區(qū)間分析方法計算噪聲邊界，并用橢球集合外包。接著，通過觀測信息不斷地更新狀態(tài)向量橢球，使得逐漸逼近真實解。最后，取收斂后的狀態(tài)向量橢球的邊界值作為結構參數的識別區(qū)間值，中心值作為最優(yōu)估計值，用于指示損傷，從而實現不確定性結構的損傷識別。
　　(3)對于反問題求解的不適定性問題，采用正則化技術處理。在集員濾波最優(yōu)估計中引入的正則化可以轉化為參數不等式約束，從而更新狀態(tài)向量橢球。同時結合先驗信息約束，將其作為超平