土木工程結(jié)構(gòu)參數(shù)識別時域法研究.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)參數(shù)識別理論是為工程結(jié)構(gòu)建立健康監(jiān)測系統(tǒng)、進(jìn)行損傷識別與狀態(tài)評估工作的基礎(chǔ)，對維護(hù)現(xiàn)役結(jié)構(gòu)的安全與正常運(yùn)營有重要的意義。本文主要圍繞識別結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的時域法展開討論，旨在基于對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)時程的量測數(shù)據(jù)，識別出能夠反映結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)改變的特征物理參量。 本文首先歸納了時域物理參數(shù)識別問題的基本理論與主要研究方法，為本文的后續(xù)研究工作構(gòu)建了基本的理論框架。繼而在一種已有的參數(shù)識別算法的基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)算法，其基于結(jié)構(gòu)有

2、限元模型與靈敏度分析方法，可以在未知輸入激勵條件下識別出單元水平的物理參數(shù)，并具有更高的計算效率。本文還進(jìn)一步提出如何應(yīng)用該改進(jìn)的識別算法識別子結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)、以及非線性參數(shù)系統(tǒng)中的參數(shù)，這些擴(kuò)展理論對于提高識別計算效率、減輕識別前的響應(yīng)量測與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作量、以及擴(kuò)大識別算法所適用的結(jié)構(gòu)類型的范圍是很有意義的。 為了闡明上述識別理論的實際工程應(yīng)用，并檢驗其識別效果，本文以數(shù)值仿真方式識別了四種類型的工程結(jié)構(gòu)，同時討論了對結(jié)構(gòu)有限

3、元模型的阻尼的處理以及未知激勵的各種作用形式對識別結(jié)果的影響。算例證明了上述識別理論可適用的結(jié)構(gòu)類型很廣，包括大規(guī)模結(jié)構(gòu)、子結(jié)構(gòu)、平面應(yīng)力狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)等，并能夠在未知輸入條件下、基于無噪聲的時域內(nèi)動力響應(yīng)量測數(shù)據(jù)，高效、準(zhǔn)確地識別出單元水平的物理參數(shù)。 由于實際識別問題中通常會包含一定水平的量測噪聲，因此有必要進(jìn)一步增強(qiáng)識別算法抵抗噪聲干擾的能力。鑒于識別問題的嚴(yán)重病態(tài)性，本文應(yīng)用了一類正則化方法以及完全最小二乘方法，同時基于適