基于概率統(tǒng)計(jì)和結(jié)構(gòu)識(shí)別的多模型健康監(jiān)測方法.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是了解、評估和預(yù)測結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀況的強(qiáng)大工具。本文研究如何利用健康監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的性能評估。首先開發(fā)了一種新的基于振動(dòng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)柔度識(shí)別的新方法，即基于子空間識(shí)別理論的時(shí)域識(shí)別方法;其次，由于健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的各種不確定性的影響，用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)對初始建立的有限元模型進(jìn)行矯正會(huì)時(shí)出現(xiàn)的多個(gè)有限元模型都可能與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)匹配，針對這一問題提出了基于概率的多模型方法框架進(jìn)行解決。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用基于時(shí)域的子空間

2、方法(SI)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的柔度識(shí)別。不像常用的隨機(jī)子空間識(shí)別技術(shù)(SSI)只識(shí)別出結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的A和C，所提議方法可以識(shí)別完整的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣A，B，C，D。利用完整的結(jié)構(gòu)狀態(tài)矩陣能夠解耦的特性可以計(jì)算結(jié)構(gòu)的模態(tài)參與系數(shù)，進(jìn)而識(shí)別出結(jié)構(gòu)的柔度。識(shí)別結(jié)構(gòu)柔度后，可以預(yù)測結(jié)構(gòu)在任意荷載下的位移響應(yīng)，有替代卡車靜載實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行中小橋梁結(jié)構(gòu)承載能力評估的潛力。⑵由于不確定性的影響，在模型修正中許多的模型都可以與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)相匹配。本文開發(fā)了一種基于

3、概率方法的多模型框架理論來解決上述非唯一“最優(yōu)”有限元模型問題。在此方法中，主要利用蒙特卡洛抽樣(MC)或馬爾科夫鏈蒙特卡洛(MCMC)抽樣方法對結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行抽樣，形成多個(gè)有限元模型庫并進(jìn)行模型庫的評估，依據(jù)多個(gè)有限元模型形成的模型庫，而不是單一的“最優(yōu)”有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)識(shí)別和性能評估。⑶分別利用三跨簡支梁橋有限元模型和實(shí)驗(yàn)室6m簡支梁作為例子，驗(yàn)證了所提議的結(jié)構(gòu)柔度識(shí)別新方法的正確性及實(shí)用性，并討論了基于柔度識(shí)別的結(jié)構(gòu)性能評估方