基于模態(tài)參數(shù)敏感性的建筑結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別.pdf

1、結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中會(huì)遭受各種損傷，一些不易被檢測(cè)的損傷可能會(huì)持續(xù)發(fā)展并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，因此，近年來(lái)有關(guān)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的研究受到了廣泛關(guān)注，基于模態(tài)參數(shù)的損傷識(shí)別方法是目前應(yīng)用最廣泛的方法。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金“基于壓電智能和波譜單元模型修正的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別”（50378041）的資助下，發(fā)展了一種將模態(tài)參數(shù)敏感性理論與遺傳算法相結(jié)合識(shí)別多高層建筑結(jié)構(gòu)損傷的新方法。論文以多高層建筑結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，利用波傳播理論得到了模態(tài)參數(shù)（頻率、振型、振型斜

2、率及曲率）變化對(duì)各層柔度變化的敏感系數(shù)公式，分析了模態(tài)參數(shù)敏感系數(shù)的變化規(guī)律，探討了不同模態(tài)參數(shù)敏感性的共性及不同。隨后，利用模態(tài)參數(shù)敏感方程將多高層結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)優(yōu)化問(wèn)題，運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化求解，分別識(shí)別了10層、20層剪切型結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室三層框架結(jié)構(gòu)的各種損傷。提出了先利用模態(tài)參數(shù)敏感性預(yù)測(cè)大致?lián)p傷位置，再利用結(jié)構(gòu)頻率測(cè)量值的變化進(jìn)一步識(shí)別損傷大小的“兩步法”，并用20層剪切型結(jié)構(gòu)的數(shù)值結(jié)果及三層框架結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方

3、法的可行性。論文同時(shí)比較了遺傳算法與最小二乘法對(duì)各種損傷工況的優(yōu)化計(jì)算結(jié)果，討論了遺傳算法的收斂性，并探討了各種遺傳參數(shù)及遺傳策略對(duì)其性質(zhì)的影響。最后，分析了所提出方法的不足，并對(duì)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究的進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)行了展望。數(shù)值和試驗(yàn)結(jié)果表明，論文提出的方法對(duì)文中不同結(jié)構(gòu)模型的損傷識(shí)別都是成功的；與最小二乘法相比，遺傳算法作為一種自適應(yīng)進(jìn)化算法，具有更好的魯棒性和強(qiáng)大的全局搜索能力，更適用于存在多局部最優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別問(wèn)題，算法的設(shè)計(jì)是決