空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識別及系統(tǒng)研究.pdf

1、現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的大型化和復(fù)雜化,導(dǎo)致人們無法及時準確的了解結(jié)構(gòu)的工作狀況。自然災(zāi)害、結(jié)構(gòu)的疲勞變形和自然環(huán)境的侵蝕都會導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)的損傷。及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷,減少或避免人員傷亡和財產(chǎn)損失,顯得尤為重要,這就需要一套結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測分析系統(tǒng),來及時準確地反映結(jié)構(gòu)的使用狀況。本文以空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為研究對象,將整個結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測分析系統(tǒng)分為三個模塊來研究,包括結(jié)構(gòu)振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別系統(tǒng)和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)損傷識別系統(tǒng)。首先,基于虛擬儀

2、器技術(shù)LabVIEW軟件平臺開發(fā)了結(jié)構(gòu)振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實現(xiàn)了16個通道的實時采集、海量硬盤采集和觸發(fā)采集等功能,并且設(shè)置了數(shù)字濾波功能,可以對采集數(shù)據(jù)進行濾波以減少噪聲干擾,同時能較好地保證數(shù)據(jù)的完整性。然后,基于MATLAB的GUI語言開發(fā)了結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別系統(tǒng),實現(xiàn)了最小二乘復(fù)指數(shù)法(LSCE),特征系統(tǒng)實現(xiàn)法(ERA),有理多項式擬合法(RFPM)等參數(shù)識別功能,可以通過繪制穩(wěn)態(tài)圖剔除識別過程中出現(xiàn)的虛假模態(tài),可以對振型結(jié)果進行

3、三維動畫顯示,具有界面友好,操作簡單等優(yōu)點,交互式操作菜單可以引導(dǎo)使用者逐步完成模態(tài)參數(shù)識別的整個過程。以一桁架結(jié)構(gòu)模型對其進行了仿真數(shù)據(jù)的驗證,結(jié)果表明,本文所開發(fā)的模態(tài)參數(shù)識別系統(tǒng)識別結(jié)果可靠,快捷。最后,研究了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損傷識別算法,用共軛梯度法作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練函數(shù),選擇固有頻率變化率和每個自由度在前10階的模態(tài)分量作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù),并使用節(jié)點數(shù)作為輸出神經(jīng)元數(shù)量。采用一個桁架結(jié)構(gòu)模型對其進行了仿真數(shù)據(jù)的驗