支持故障預(yù)測(cè)的傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法在結(jié)構(gòu)康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，其有效性是以測(cè)試的準(zhǔn)確性為基礎(chǔ)。在測(cè)試過(guò)程中，傳感器布置的位置、數(shù)量對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果起著決定性的作用。因此，從提高結(jié)構(gòu)故障預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性的角度出發(fā)，研究如何確定傳感器的最佳數(shù)目及如何將它們布置在最優(yōu)位置，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文主要研究了支持故障預(yù)測(cè)的傳感器優(yōu)化布置方法。首先，分析了三種傳統(tǒng)的傳感器優(yōu)化布置方法：第一種是以測(cè)得感興趣模態(tài)保持最大線性無(wú)

2、關(guān)為目標(biāo)的有效獨(dú)立法；第二種是以測(cè)得的運(yùn)動(dòng)能最大為目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)能量法；第三種是以模態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的靈敏度最小為目標(biāo)的靈敏度分析法。其次，在分析比較各方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)方法的不足提出基于信息優(yōu)化的改進(jìn)算法-有效獨(dú)立驅(qū)動(dòng)點(diǎn)殘差法。改進(jìn)的傳感器優(yōu)化布置算法是以反映運(yùn)動(dòng)能權(quán)重的殘差系數(shù)CDPR來(lái)修正反映最大線性無(wú)關(guān)的有效獨(dú)立法，使傳感器布置方案進(jìn)一步綜合優(yōu)化。最后，以某橋面板結(jié)構(gòu)為數(shù)值算例，運(yùn)用模態(tài)保證準(zhǔn)則(MAC)、均方差最小和抗噪聲性

3、能最好準(zhǔn)則驗(yàn)證了本文所提出方法的有效性。 為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文所提出的傳感器優(yōu)化布置方法的有效性和實(shí)用性，以161桿空間桁架為研究對(duì)象進(jìn)行了仿真模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)大型有限元軟件ANSYS建立了完整的空間有限元模型，對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析。在取得傳感器優(yōu)化布置計(jì)算所需節(jié)點(diǎn)的各階振型位移模態(tài)數(shù)據(jù)后，進(jìn)而分別采用有效獨(dú)立法、運(yùn)動(dòng)能量法和本文提出的有效獨(dú)立驅(qū)動(dòng)點(diǎn)殘差法進(jìn)行傳感器優(yōu)化布置，得到三種不同的優(yōu)化布置方案。最后，用三個(gè)優(yōu)化評(píng)價(jià)準(zhǔn)則對(duì)