噪聲對正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)傳感器布置的影響.pdf

1、近年來，大跨度空間結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，其中空間網(wǎng)架具有重量輕、結(jié)構(gòu)合理、造型優(yōu)美和力學(xué)性能好等優(yōu)點，被廣泛用于大跨度公共建筑和民用設(shè)施。然而由于這種結(jié)構(gòu)受荷載作用具有隨機(jī)性，發(fā)生損傷或者破壞的潛在危險較大，如果發(fā)生工程事故將導(dǎo)致重大生命和財產(chǎn)損失，因此網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測日益受到重視。
　　在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中，傳感器的布置對于獲得結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確信息至關(guān)重要。由于現(xiàn)場條件和經(jīng)濟(jì)成本等方面的限制，不可能在結(jié)構(gòu)上布置太多的傳感器，同時傳感器采用不同的

2、布設(shè)方式對采集信息的準(zhǔn)確性以及損傷識別的精度也有很大的影響，并且測試信號不可避免地受到噪聲的影響。因此，在噪聲的影響下如何在結(jié)構(gòu)上合理的位置布置有限數(shù)目的傳感器并獲取盡可能多的有效信息就成為傳感器布置的關(guān)鍵問題。本文針對上述問題，進(jìn)行了以下幾個方面的研究，并得出了相應(yīng)的結(jié)論。
　　1)考慮到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)模態(tài)可觀測性與損傷可識別性的傳感器布置結(jié)果不一致的特點，找到了一種協(xié)調(diào)的Fisher信息矩陣和方差法相結(jié)合的傳感器布置方法。該方法首先

3、由結(jié)構(gòu)運動方程出發(fā)，考慮結(jié)構(gòu)響應(yīng)與振型和損傷靈敏度之間的關(guān)系，根據(jù)Fisher信息熵原理，建立同時包含模態(tài)振型和損傷靈敏度信息的Fisher信息矩陣，并確立了以協(xié)調(diào)的Fisher信息矩陣2-范數(shù)最大化為準(zhǔn)則的目標(biāo)優(yōu)化算法，確立傳感器初始布置方案。
　　然后以協(xié)調(diào)的Fisher信息矩陣為條件，在結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)靈敏度和方差法的基礎(chǔ)上，找到了把方差函數(shù)局部最大值作為衡量結(jié)構(gòu)傳感器最佳數(shù)目的指標(biāo)，獲得結(jié)構(gòu)最終的傳感器布置。
　　2)以