基于支持向量机和移动窗口最小二乘法的网格结构损伤识别研究
发布时间：2021-02-18 15:26
空间网格结构已被广泛的应用于大跨度结构中,但由于该结构形式抗力冗余较少,容易局部失稳,导致其事故频发,对其进行有效的监测及时识别其损伤成为急需解决的工程问题。因此,本文首先设计和制作了足尺2×20的正放四角锥网格结构和13种损伤单元作为研究对象,通过冲击荷载对网格结构进行动力测试和数据采集,并对每种工况进行重复采样,建立适合于机器学习方法的数据样本库。接着,以移动窗口最小二乘拟合损伤识别方法（MWLSQ）为基础,推导和完善了其在空间网格结构损伤识别的相关理论,利用桁架结构和足尺大跨度空间网格结构实验数据,研究了该方法在大跨度空间网格结构中的适用性和有效性。之后,建立了以自回归模型参数（AR参数）为特征以支持向量机（SVM）为分类方法的损伤识别方法,利用加速度信号组成的数据样本库,对基于支持向量机的损伤识别方法进行训练和测试,验证该方法的正确性和优越性,同时对SVM的参数优化和其在网格结构不同损伤位置、损伤程度、激励源和噪音等工况的识别效果以及AR参数选择等问题进行了研究和分析。分析结果表明,一方面,MWLSQ方法对损伤较大和靠近跨中位置的损伤识别效果较好,对于边跨和较小损伤识别效果一般...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
伦敦千年穹顶注：伦敦千年穹顶总重4000吨，由12根穿出屋面高达100m的钢桅杆支持，总耗资7.5个
图 1.2 首尔世界杯体育场最大足球场，可容纳 67000 人，用钢量达 1.8 万吨，顶部由 16 根桅杆支架组成，在屋顶外部和前部还设计有两组环状支架，以保证屋顶结构的所示，这些大型标志性建筑物，由于服役时间长，环境侵蚀的长期效应、疲劳效应等因素的联合作用将不可避免地导致力衰减，从而抵抗灾害、甚至正常环境作用的能力下降，使这些损伤单元若不进行及时的加固和维护，将会随着时间积素的影响下，将带来严重的人员伤亡和财产损失[4, 5]。因此，直以来都是国内外土木领域研究的热点。来，世界各地网格结构塌落的事故频频发生，造成了严重的亡，例如：加拿大温哥华 2010 年冬奥会弯顶因部分材料已经中倒塌。1979 美国肯帕体育馆屋盖使用数年后，结构在长期老化，在一次风雪天气中塌陷。2013 年 5 月 27 日，萨尔瓦多部分房顶发生坍塌[6-8]。而在国内，近 20 年来，我国空间网格成绩，但与此同时，大小事故也发生不断：[9-11]
3（c）萨尔瓦多的冯第诺瓦体育场部分房顶发生坍塌 （d）巴西奥运会场馆事故图 1.3 网格结构事故案例因此，如何在早期阶段，对结构的损伤进行初期的诊断，损伤的位置以及程度进行识别和判断，是减少这类事件发生的关键，也引起了国际上关于结构健康监测这一问题的普遍研究。结构健康监测是指对土木工程结构部署和进行损伤识别的过程，是一种能通过监测数据对结构的实时状态做状态评估分析的在线技术。结构的健康监测可以通过实时监测或者定期抽样测量完成，通过分析监测数据对结构状态进行评估，从而更新结构在各种荷载、疲劳和环境作用下的健康状态，达到长久保证结构健康运行的目标。结构健康监测的优点在于能在地震火灾等一些突发性灾害发生后，对结构整体性做出实时诊断，对灾后结构的可靠性评估有着十分重要的意义[12]。所获取到有关结构状态的信息，可以为工程结构的设计验证、施工控制、安全运营和维修加固提供依据。本文将着重对结构健康监测中的核心步骤损伤识别进行探讨，从而理解和分析结构损伤识别中的内在准则和评估方法，并希望通过理论研究和分析改进
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于核主元分析和支持向量机的结构损伤识别研究[J]. 孙艳丽,杨娜,张正涛,戚蕊,刘尚来,徐亚丰,夏宝晖,董文天,邱明浩. 应用基础与工程科学学报. 2018(04)
[2]基于过桥车辆响应的遗传算法桥梁损伤识别[J]. 毛云霄,王英杰,肖军华,时瑾. 振动.测试与诊断. 2018(04)
[3]大跨网架结构安全性诊断与分析[J]. 杨明飞,邵浩,王天坤,徐颖,宗翔,涂刚要. 长江大学学报(自科版). 2018(13)
[4]基于应变和PSO-BP神经网络的连续梁桥损伤识别方法[J]. 许如锋,陈建国,赵作周,袁宏永. 安全与环境学报. 2017(06)
[5]基于固有频率的呼吸式裂纹梁损伤识别方法[J]. 刘文光,郭隆清,贺红林,颜龙. 中国机械工程. 2017(06)
[6]桁架柱支承网架结构动力性能试验及有限元分析研究[J]. 李君婷,魏昶帆,赵宝生,申小光. 工程建设与设计. 2012(01)
[7]基于模态曲率差的桥梁结构损伤研究[J]. 丁科,董腾. 中南林业科技大学学报. 2011(04)
[8]大型复杂结构长期服役状态下的健康监测系统[J]. 贾云龙,委玉奇. 中国工程咨询. 2011(01)
[9]浅谈结构健康监测的发展与应用[J]. 付建. 科技风. 2010(07)
[10]基于频响函数和遗传算法的结构损伤识别研究[J]. 邹万杰,瞿伟廉. 振动与冲击. 2008(12)
博士论文
[1]基于动测实验的网架结构损伤诊断方法研究[D]. 纪卫红.大连理工大学 2010
[2]空间网格结构极限承载力及损伤免疫力分析方法研究[D]. 张慎.武汉大学 2009
[3]梁、板、网架结构损伤诊断研究[D]. 白羽.昆明理工大学 2008
[4]支持向量机方法在结构损伤识别中的应用[D]. 张茂雨.同济大学 2007
[5]基于动力特性的空间网格结构状态评估方法及检测系统研究[D]. 沈雁彬.浙江大学 2007
[6]结构损伤识别方法研究[D]. 张开鹏.武汉理工大学 2004
硕士论文
[1]基于振动特性的结构损伤识别研究[D]. 孙海飞.吉林建筑大学 2018
[2]基于SRV的支持向量机损伤识别方法研究[D]. 涂成枫.华南理工大学 2018
[3]基于固有频率和曲率模态相结合的钢桁架桥损伤识别研究[D]. 卫彤.西华大学 2018
[4]基于频响函数的框架结构损伤识别研究[D]. 赵琪.河北大学 2017
[5]基于移动最小二乘法的杆系结构损伤识别研究[D]. 尹良雄.南昌大学 2017
[6]正放四角锥网架结构损伤检测方法及实验研究[D]. 夏昌浩.河北科技大学 2016
[7]基于频响函数的结构损伤识别方法[D]. 潘晓威.河北大学 2015
[8]电接触构件微振动的检测与损伤识别研究[D]. 周航.燕山大学 2015
[9]基于SVM动能指标的桥梁时域损伤识别[D]. 罗红波.武汉理工大学 2014
[10]基于SVM模式识别方法的桥梁频域损伤识别[D]. 付胜.武汉理工大学 2014
本文编号：3039742
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
伦敦千年穹顶注：伦敦千年穹顶总重4000吨，由12根穿出屋面高达100m的钢桅杆支持，总耗资7.5个
图 1.2 首尔世界杯体育场最大足球场，可容纳 67000 人，用钢量达 1.8 万吨，顶部由 16 根桅杆支架组成，在屋顶外部和前部还设计有两组环状支架，以保证屋顶结构的所示，这些大型标志性建筑物，由于服役时间长，环境侵蚀的长期效应、疲劳效应等因素的联合作用将不可避免地导致力衰减，从而抵抗灾害、甚至正常环境作用的能力下降，使这些损伤单元若不进行及时的加固和维护，将会随着时间积素的影响下，将带来严重的人员伤亡和财产损失[4, 5]。因此，直以来都是国内外土木领域研究的热点。来，世界各地网格结构塌落的事故频频发生，造成了严重的亡，例如：加拿大温哥华 2010 年冬奥会弯顶因部分材料已经中倒塌。1979 美国肯帕体育馆屋盖使用数年后，结构在长期老化，在一次风雪天气中塌陷。2013 年 5 月 27 日，萨尔瓦多部分房顶发生坍塌[6-8]。而在国内，近 20 年来，我国空间网格成绩，但与此同时，大小事故也发生不断：[9-11]
3（c）萨尔瓦多的冯第诺瓦体育场部分房顶发生坍塌 （d）巴西奥运会场馆事故图 1.3 网格结构事故案例因此，如何在早期阶段，对结构的损伤进行初期的诊断，损伤的位置以及程度进行识别和判断，是减少这类事件发生的关键，也引起了国际上关于结构健康监测这一问题的普遍研究。结构健康监测是指对土木工程结构部署和进行损伤识别的过程，是一种能通过监测数据对结构的实时状态做状态评估分析的在线技术。结构的健康监测可以通过实时监测或者定期抽样测量完成，通过分析监测数据对结构状态进行评估，从而更新结构在各种荷载、疲劳和环境作用下的健康状态，达到长久保证结构健康运行的目标。结构健康监测的优点在于能在地震火灾等一些突发性灾害发生后，对结构整体性做出实时诊断，对灾后结构的可靠性评估有着十分重要的意义[12]。所获取到有关结构状态的信息，可以为工程结构的设计验证、施工控制、安全运营和维修加固提供依据。本文将着重对结构健康监测中的核心步骤损伤识别进行探讨，从而理解和分析结构损伤识别中的内在准则和评估方法，并希望通过理论研究和分析改进
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于核主元分析和支持向量机的结构损伤识别研究[J]. 孙艳丽,杨娜,张正涛,戚蕊,刘尚来,徐亚丰,夏宝晖,董文天,邱明浩. 应用基础与工程科学学报. 2018(04)
[2]基于过桥车辆响应的遗传算法桥梁损伤识别[J]. 毛云霄,王英杰,肖军华,时瑾. 振动.测试与诊断. 2018(04)
[3]大跨网架结构安全性诊断与分析[J]. 杨明飞,邵浩,王天坤,徐颖,宗翔,涂刚要. 长江大学学报(自科版). 2018(13)
[4]基于应变和PSO-BP神经网络的连续梁桥损伤识别方法[J]. 许如锋,陈建国,赵作周,袁宏永. 安全与环境学报. 2017(06)
[5]基于固有频率的呼吸式裂纹梁损伤识别方法[J]. 刘文光,郭隆清,贺红林,颜龙. 中国机械工程. 2017(06)
[6]桁架柱支承网架结构动力性能试验及有限元分析研究[J]. 李君婷,魏昶帆,赵宝生,申小光. 工程建设与设计. 2012(01)
[7]基于模态曲率差的桥梁结构损伤研究[J]. 丁科,董腾. 中南林业科技大学学报. 2011(04)
[8]大型复杂结构长期服役状态下的健康监测系统[J]. 贾云龙,委玉奇. 中国工程咨询. 2011(01)
[9]浅谈结构健康监测的发展与应用[J]. 付建. 科技风. 2010(07)
[10]基于频响函数和遗传算法的结构损伤识别研究[J]. 邹万杰,瞿伟廉. 振动与冲击. 2008(12)
博士论文
[1]基于动测实验的网架结构损伤诊断方法研究[D]. 纪卫红.大连理工大学 2010
[2]空间网格结构极限承载力及损伤免疫力分析方法研究[D]. 张慎.武汉大学 2009
[3]梁、板、网架结构损伤诊断研究[D]. 白羽.昆明理工大学 2008
[4]支持向量机方法在结构损伤识别中的应用[D]. 张茂雨.同济大学 2007
[5]基于动力特性的空间网格结构状态评估方法及检测系统研究[D]. 沈雁彬.浙江大学 2007
[6]结构损伤识别方法研究[D]. 张开鹏.武汉理工大学 2004
硕士论文
[1]基于振动特性的结构损伤识别研究[D]. 孙海飞.吉林建筑大学 2018
[2]基于SRV的支持向量机损伤识别方法研究[D]. 涂成枫.华南理工大学 2018
[3]基于固有频率和曲率模态相结合的钢桁架桥损伤识别研究[D]. 卫彤.西华大学 2018
[4]基于频响函数的框架结构损伤识别研究[D]. 赵琪.河北大学 2017
[5]基于移动最小二乘法的杆系结构损伤识别研究[D]. 尹良雄.南昌大学 2017
[6]正放四角锥网架结构损伤检测方法及实验研究[D]. 夏昌浩.河北科技大学 2016
[7]基于频响函数的结构损伤识别方法[D]. 潘晓威.河北大学 2015
[8]电接触构件微振动的检测与损伤识别研究[D]. 周航.燕山大学 2015
[9]基于SVM动能指标的桥梁时域损伤识别[D]. 罗红波.武汉理工大学 2014
[10]基于SVM模式识别方法的桥梁频域损伤识别[D]. 付胜.武汉理工大学 2014
本文编号：3039742
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