基于时间序列模型的结构损伤识别方法研究
发布时间：2022-12-06 06:54
结构健康监测（SHM）对于评估工程结构状况和保证其安全性至关重要,为了构建一个实用高效的结构健康监测系统,核心任务之一是迅速提高其结构损伤识别能力。基于振动信息的损伤识别方法已经被广泛研究了几十年,然而由于复杂变化的运作条件和环境条件,以及多样繁杂的实际工程结构形式和损伤类型,当前的损伤识别方法在实际应用中仍面临巨大的挑战。基于时间序列分析的损伤识别方法是振动信息损伤识别领域中重要的一员,在损伤定位定量、在线损伤监测、大尺度结构损伤识别和非线性损伤识别等问题中仍有较大的探索空间。本研究基于自回归模型（Autoregressive model）框架,结合目标追踪领域知识提出新型结构损伤指标,希望为改进当前识别方法的不足提供参考思路。本文先综述目前损伤识别方法的发展和存在问题,在此基础上提出本文的主要研究思路。首先,本研究提出一种新型结构损伤指标,定义为基于自回归（AR）模型极点之间的最优子模型分配距离（OSPA）。与反映结构整体损伤的频率变化指标相比,OSPA指标提高了局部损伤定位能力;与基于AR模型残差变化指标（RVD）相比,OSPA指标有更优的损伤定量能力,通过对五层剪切框架结构损伤...
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景与意义
1.3 损伤识别方法综述
1.3.1 无损检测技术
1.3.2 基于模态参数的损伤识别方法
1.3.3 基于时间序列分析的损伤识别方法
1.4 本文的研究思路及内容
第2章 基于AR模型与OSPA距离结合的新型结构损伤指标
2.1 引言
2.2 理论基础
2.2.1 AR模型
2.2.2 OSPA距离
2.2.3 基于AR模型极点的OSPA距离
2.2.4 匈牙利算法求解OSPA距离
2.3 损伤识别流程
2.4 五层层间剪切建筑结构损伤识别
2.4.1 五层层间剪切建筑框架模型损伤识别数值模拟
2.4.2 基于OSPA指标的在线损伤监测
2.4.3 五层层间剪切建筑框架模型损伤识别实验验证
2.5 IASC–ASCE基准结构损伤识别
2.5.1 IASC–ASCE Phase-I结构损伤识别
2.5.2 IASC–ASCE Phase-II结构损伤识别
2.6 本章小结
第3章 基于子结构划分与ARMAX模型结合的改进损伤识别
3.1 引言
3.2 理论基础
3.2.1 ARMAX模型
3.2.2 子结构划分方法
3.3 损伤识别流程
3.4 实验验证
3.4.1 日本建筑研究协会五层层间剪切框架结构损伤识别
3.4.2 十二层钢筋混凝土框架结构损伤识别
3.5 本章小结
第4章 基于自回归条件异方差模型的非线性结构损伤识别
4.1 引言
4.2 理论基础
4.2.1 自回归条件异方差模型
4.2.2 损伤指标
4.3 损伤识别流程
4.3.1 AR-GJR方法
4.3.2 ARMAX-ARCH方法
4.4 非线性呼吸裂缝梁损伤识别
4.4.1 模型描述
4.4.2 自回归条件异方差模型建模
4.4.3 损伤识别结果分析
4.5 三层非线性层间剪切建筑结构损伤识别
4.5.1 三层非线性层间剪切建筑框架模型试验装置
4.5.2 损伤识别结果分析
4.6 八自由度非线性动力系统损伤识别
4.6.1 八自由度非线性动力系统试验装置
4.6.2 损伤识别结果分析
4.7 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 本文主要结论
5.2 前景与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
指导教师对学位论文的学术评语
学位论文答辩委员会决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]大数据背景下的桥梁结构健康监测研究现状与展望[J]. 孙利民,尚志强,夏烨. 中国公路学报. 2019(11)
[2]基于GARCH效应和改进罚指标的时域非线性损伤识别[J]. 郭惠勇,黄淇. 上海交通大学学报. 2019(11)
[3]基于时间序列分析的结构损伤识别[J]. 杜永峰,李万润,李慧,刘迪. 振动与冲击. 2012(12)
[4]基于模态应变能和小波变换的结构损伤识别研究[J]. 严平,李胡生,葛继平,叶黔元. 振动与冲击. 2012(01)
[5]基于时间序列模型自回归系数灵敏度分析的结构损伤识别方法[J]. 王真,程远胜. 工程力学. 2008(10)
[6]损伤定位向量法原理及应用[J]. 纪晓东,钱稼茹. 工程力学. 2008(04)
[7]土木工程结构振动损伤识别面临的挑战[J]. 段忠东,闫桂荣,欧进萍. 哈尔滨工业大学学报. 2008(04)
[8]基于单元模态应变能法的桥梁结构损伤识别研究[J]. 王根会,胡良红. 铁道学报. 2006(03)
[9]斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现（I）:系统设计[J]. 李惠,欧进萍. 土木工程学报. 2006(04)
[10]重大工程结构智能传感网络与健康监测系统的研究与应用[J]. 欧进萍. 中国科学基金. 2005(01)
硕士论文
[1]基于AR/ARCH模型的结构非线性损伤识别[D]. 程晋军.重庆大学 2017
[2]基于条件异方差时间序列模型的结构损伤识别[D]. 陈柳洁.暨南大学 2011
本文编号：3711294
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景与意义
1.3 损伤识别方法综述
1.3.1 无损检测技术
1.3.2 基于模态参数的损伤识别方法
1.3.3 基于时间序列分析的损伤识别方法
1.4 本文的研究思路及内容
第2章 基于AR模型与OSPA距离结合的新型结构损伤指标
2.1 引言
2.2 理论基础
2.2.1 AR模型
2.2.2 OSPA距离
2.2.3 基于AR模型极点的OSPA距离
2.2.4 匈牙利算法求解OSPA距离
2.3 损伤识别流程
2.4 五层层间剪切建筑结构损伤识别
2.4.1 五层层间剪切建筑框架模型损伤识别数值模拟
2.4.2 基于OSPA指标的在线损伤监测
2.4.3 五层层间剪切建筑框架模型损伤识别实验验证
2.5 IASC–ASCE基准结构损伤识别
2.5.1 IASC–ASCE Phase-I结构损伤识别
2.5.2 IASC–ASCE Phase-II结构损伤识别
2.6 本章小结
第3章 基于子结构划分与ARMAX模型结合的改进损伤识别
3.1 引言
3.2 理论基础
3.2.1 ARMAX模型
3.2.2 子结构划分方法
3.3 损伤识别流程
3.4 实验验证
3.4.1 日本建筑研究协会五层层间剪切框架结构损伤识别
3.4.2 十二层钢筋混凝土框架结构损伤识别
3.5 本章小结
第4章 基于自回归条件异方差模型的非线性结构损伤识别
4.1 引言
4.2 理论基础
4.2.1 自回归条件异方差模型
4.2.2 损伤指标
4.3 损伤识别流程
4.3.1 AR-GJR方法
4.3.2 ARMAX-ARCH方法
4.4 非线性呼吸裂缝梁损伤识别
4.4.1 模型描述
4.4.2 自回归条件异方差模型建模
4.4.3 损伤识别结果分析
4.5 三层非线性层间剪切建筑结构损伤识别
4.5.1 三层非线性层间剪切建筑框架模型试验装置
4.5.2 损伤识别结果分析
4.6 八自由度非线性动力系统损伤识别
4.6.1 八自由度非线性动力系统试验装置
4.6.2 损伤识别结果分析
4.7 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 本文主要结论
5.2 前景与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
指导教师对学位论文的学术评语
学位论文答辩委员会决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]大数据背景下的桥梁结构健康监测研究现状与展望[J]. 孙利民,尚志强,夏烨. 中国公路学报. 2019(11)
[2]基于GARCH效应和改进罚指标的时域非线性损伤识别[J]. 郭惠勇,黄淇. 上海交通大学学报. 2019(11)
[3]基于时间序列分析的结构损伤识别[J]. 杜永峰,李万润,李慧,刘迪. 振动与冲击. 2012(12)
[4]基于模态应变能和小波变换的结构损伤识别研究[J]. 严平,李胡生,葛继平,叶黔元. 振动与冲击. 2012(01)
[5]基于时间序列模型自回归系数灵敏度分析的结构损伤识别方法[J]. 王真,程远胜. 工程力学. 2008(10)
[6]损伤定位向量法原理及应用[J]. 纪晓东,钱稼茹. 工程力学. 2008(04)
[7]土木工程结构振动损伤识别面临的挑战[J]. 段忠东,闫桂荣,欧进萍. 哈尔滨工业大学学报. 2008(04)
[8]基于单元模态应变能法的桥梁结构损伤识别研究[J]. 王根会,胡良红. 铁道学报. 2006(03)
[9]斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现（I）:系统设计[J]. 李惠,欧进萍. 土木工程学报. 2006(04)
[10]重大工程结构智能传感网络与健康监测系统的研究与应用[J]. 欧进萍. 中国科学基金. 2005(01)
硕士论文
[1]基于AR/ARCH模型的结构非线性损伤识别[D]. 程晋军.重庆大学 2017
[2]基于条件异方差时间序列模型的结构损伤识别[D]. 陈柳洁.暨南大学 2011
本文编号：3711294
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