基于敏感性分析的大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)傳感器布置研究.pdf

1、進入21世紀以來，科技高速發(fā)展，出于現(xiàn)代工業(yè)的需要以及人類未來的需求，空間結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，并向著巨大化和復雜化發(fā)展。大跨空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為衡量一個國家建筑科學技術(shù)發(fā)展水平的重要標志，已被愈來愈廣泛地應(yīng)用于各種地標性公共建筑和民用設(shè)施中?；诖罂缈臻g結(jié)構(gòu)的重要性，對其建造及服役期間進行健康監(jiān)測、損傷預(yù)測、識別以及預(yù)警具有重要的學術(shù)價值和現(xiàn)實意義。傳感器是健康監(jiān)測中獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)的感知層，合理的傳感器布置已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注

2、。
　　本文首先介紹了國內(nèi)外對于傳感器優(yōu)化布置的研究現(xiàn)狀。目前已有的傳感器布置的研究大都基于結(jié)構(gòu)振動性能，然而大跨空間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)以靜態(tài)應(yīng)力和變形為主，所以傳統(tǒng)的傳感器布置方法在大跨空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用并不一定理想。本文結(jié)合空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)自身的特點，從敏感性分析角度出發(fā)，對結(jié)構(gòu)進行分析。首先提出了荷載敏感性的概念和評價公式;然后介紹了分析自身敏感性常用的兩種方法:蒙特卡羅法和正交試驗法。并分析了這兩種方法各自的優(yōu)缺點及適用性。

3、　　其次，從荷載敏感性分析角度，以一個雙層柱面殼為例，詳細介紹了荷載敏感性的分析過程和傳感器布置過程。并對幾個典型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進行了基于荷載敏感性分析的傳感器布置，證明了該布置方法在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的適用性。此外，還通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，對不同空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的傳感器布置方案進行總結(jié)，得到了一定的規(guī)律。
　　此外，本文從結(jié)構(gòu)自身敏感性角度出發(fā)，以一個肋環(huán)型單層網(wǎng)殼為例，通過蒙特卡羅法和正交試驗法進行結(jié)構(gòu)自身敏感性的分析，并在此基礎(chǔ)上進行傳

4、感器布置。這兩種分析方法的分析結(jié)果基本一致，從計算效率上考慮，正交試驗法更適合桿件眾多的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)自身敏感性的分析，得到桿件敏感性的排序，同時根據(jù)桿件對評價指標影響的顯著性，將結(jié)構(gòu)桿件進行了分級。通過對幾個典型空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的分析，證明了基于結(jié)構(gòu)自身敏感性分析的傳感器布置方法在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的適用性。此外，還通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，對不同空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的傳感器布置方案進行總結(jié)，得到了一定的規(guī)律。
　　最后，在前文對大跨度空間網(wǎng)格