基于隨機動力響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)分析的結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)的突發(fā)性損毀事件造成了巨大的生命和財產(chǎn)損失，結(jié)構(gòu)的安全性問題引起了人們廣泛的關(guān)注，并促進(jìn)了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域研究的發(fā)展?；趧恿y試的結(jié)構(gòu)損傷識別方法是目前結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究的熱點和難點課題。利用結(jié)構(gòu)在環(huán)境激勵作用下的動力響應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識別是實際工程應(yīng)用的切實需求。
　　本文在結(jié)構(gòu)隨機振動動力響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)分析的基礎(chǔ)上開展了結(jié)構(gòu)損傷識別的方法研究，具體內(nèi)容如下:
　　(1)推導(dǎo)了理想白噪聲環(huán)境激勵下，結(jié)構(gòu)位移、加速度及

2、速度響應(yīng)之間互相關(guān)函數(shù)的表達(dá)式，針對有限帶寬白噪聲激勵，對該系列表達(dá)式進(jìn)行了修正。建立了相鄰測點動力響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)幅值向量，證明了幅值向量的固形原理，為基于結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識別方法奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)研究了基于結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)分析的損傷判定、定位及量化識別方法，討論了該方法使用中的抗噪能力、采樣時長及識別盲區(qū)等問題。通過數(shù)值模擬的連續(xù)梁損傷識別及八層鋼框架模型損傷模擬試驗分析，驗證了環(huán)境激勵下結(jié)構(gòu)動力

3、響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)用于結(jié)構(gòu)損傷識別的可行性。
　　(3)利用小波包對結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)信號進(jìn)行分解，以各分解頻帶的“振動能量”構(gòu)造損傷特征向量作為支持向量機的輸入信息，從模式分類的角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識別。通過框架模型的損傷模擬試驗數(shù)據(jù)，對比分析了利用單個測點加速度響應(yīng)作為支持向量機損傷特征輸入，以及多測點數(shù)據(jù)融合情況下的識別結(jié)果，指出了直接以動力響應(yīng)的小波包分解頻帶能量作為損傷特征的不足。
　　(4)從解析表達(dá)式分析著手，指出了動力響

4、應(yīng)互相關(guān)函數(shù)比結(jié)構(gòu)響應(yīng)時程涵蓋了更多的損傷信息，提出了將支持向量機與動力響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)結(jié)合的結(jié)構(gòu)損傷識別方法，在ASCE-SHM benchmark模型Ⅱe階段的算例分析中，分別從加速度響應(yīng)、加速度響應(yīng)間的互相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)幅值向量提取結(jié)構(gòu)的損傷特征建立支持向量機，對比了三者之間的識別效果，驗證了從互相關(guān)函數(shù)提取的損傷特征具有優(yōu)秀的損傷表征能力。
　　(5)探討了如何解決支持向量機在樣本訓(xùn)練中對損傷類別的先驗條件局限性，提出了