基于结构响应向量与机器学习的损伤识别方法研究
发布时间：2020-12-21 10:17
工程结构的健康状态与人民的生命财产安全息息相关,对结构进行高效精准的损伤识别具有重要的社会意义。然而现今的损伤识别方法存在很多局限性,这一方面是因为结构本身的多样性与环境的复杂性,导致难以建立精确的有限元模型;另一方面是因为测量仪器的精度有限,导致测量数据存在误差并且不够完整,进而影响到损伤识别的效果。因此研究新的结构损伤识别方法并将该方法运用在实际桥梁中有着重要意义。结构响应向量(Structural Response Vector,SRV)可以同时包含结构的静态响应与动态响应,更加利于反映结构的健康状态。机器学习方法可以有效避免人工复杂的计算,直接有效地挖掘输入量的信息,可以在大数据的基础上得到更加可靠的损伤识别结果。但是目前基于结构动静态响应的研究不够深入,动态响应部分受噪声影响较大,此外机器学习的方法依旧缺少实桥模型的验证。因此本文基于SRV与机器学习,完成了以下工作:以珠江黄埔大桥北汊桥为背景,建立斜拉桥有限元模型,通过斜拉索弹性模量损失模拟桥梁损伤,得到斜拉桥在斜拉索单损伤以及多损伤情况下的动静态响应。本文研究结果表明,可以通过主梁竖向位移来判断发生损伤的斜拉索的位置和估计...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
珠江黄埔大桥
第二章 损伤对桥梁的动静态响应的影响研究表 2-1 斜拉桥基本参数构件 主梁 鱼刺梁 拉索 索塔、索塔横弹性模量/GPa 200 - 200 35泊松比 0.3 0 0.3 0.167密度/（3kg m )7850 0 7850 2500热膨胀系数 1e-5 0 1e-5 1e-5截面面积/2m1.72 1 多种 -（3）建立模型：模型采用由节点生成单元的方式建模。创建主梁节点→创建→创建鱼骨→创建主塔节点→创建上桥塔→创建上横梁→创建挡块→创建水平→创建下桥塔→创建左边索→创建右边索，可以得到有限元模型如图 2-2。
图 2-3 斜拉桥有限元模型约束示意图（5）施加荷载：为了保证加载的合理性，这里根据桥宽与车重确定加载大小检车重量为 30 吨，斜拉桥共有 6 车道，结合车辆轴重比例，可以把所施加的为两个相隔 1m 的恒载，如图 2-4。全桥选择五处位置加载相同大小的荷载，载分布如图 2-5 所示。
【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]基于应变响应的预损伤钢筋混凝土梁损伤识别研究[J]. 吴加权,李红艳,叶飞,马琨. 实验力学. 2018(02)
[3]基于静力挠度的梁结构损伤识别两阶段方法[J]. 欧阳煜,徐超,杨万锋. 力学季刊. 2017(03)
[4]基于提升小波变换和互相关函数的梁式桥损伤检测[J]. 王晓春,刘习军,张素侠. 实验力学. 2017(04)
[5]基于小波总能量相对变化的结构损伤识别[J]. 项贻强,郏亚坤. 振动与冲击. 2017(14)
[6]基于转角模态和小波神经网络的连续梁损伤识别研究[J]. 王名月,缪炳荣,李旭娟,杨忠坤. 力学季刊. 2016(04)
[7]基于残余力向量的桁架梁损伤识别研究[J]. 孙增寿,王冉. 力学与实践. 2016(05)
[8]异形桥梁损伤识别方法及参数影响分析[J]. 赵云鹏,于天来,焦峪波,宫亚峰,宋刚. 吉林大学学报(工学版). 2016(06)
[9]基于不完备实测模态数据的结构损伤识别方法研究[J]. 李世龙,马立元,田海雷,李永军. 振动与冲击. 2015(03)
[10]基于随机森林的数据融合架空输电线路铁塔损伤识别[J]. 张晔,杨国田. 黑龙江科技信息. 2014(20)
博士论文
[1]桥梁结构损伤识别的模式分类和聚类识别方法研究[D]. 刘鑫.武汉理工大学 2014
[2]基于结构响应向量的桥梁结构损伤识别研究[D]. 罗旭.华南理工大学 2012
[3]基于计算智能方法的简支梁桥损伤识别研究[D]. 马辉.吉林大学 2010
硕士论文
[1]基于深度学习理论的桥梁损伤识别研究[D]. 谢祥辉.西南交通大学 2018
[2]面向桥梁长期健康监测的重车荷载及损伤识别方法研究[D]. 程楠.华南理工大学 2018
[3]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
[4]基于信息融合和XGBoost的结构损伤识别研究[D]. 张腾剑.浙江大学 2018
[5]基于SVM的结构损伤识别方法研究[D]. 柳宪东.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：2929663
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
珠江黄埔大桥
第二章 损伤对桥梁的动静态响应的影响研究表 2-1 斜拉桥基本参数构件 主梁 鱼刺梁 拉索 索塔、索塔横弹性模量/GPa 200 - 200 35泊松比 0.3 0 0.3 0.167密度/（3kg m )7850 0 7850 2500热膨胀系数 1e-5 0 1e-5 1e-5截面面积/2m1.72 1 多种 -（3）建立模型：模型采用由节点生成单元的方式建模。创建主梁节点→创建→创建鱼骨→创建主塔节点→创建上桥塔→创建上横梁→创建挡块→创建水平→创建下桥塔→创建左边索→创建右边索，可以得到有限元模型如图 2-2。
图 2-3 斜拉桥有限元模型约束示意图（5）施加荷载：为了保证加载的合理性，这里根据桥宽与车重确定加载大小检车重量为 30 吨，斜拉桥共有 6 车道，结合车辆轴重比例，可以把所施加的为两个相隔 1m 的恒载，如图 2-4。全桥选择五处位置加载相同大小的荷载，载分布如图 2-5 所示。
【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]基于应变响应的预损伤钢筋混凝土梁损伤识别研究[J]. 吴加权,李红艳,叶飞,马琨. 实验力学. 2018(02)
[3]基于静力挠度的梁结构损伤识别两阶段方法[J]. 欧阳煜,徐超,杨万锋. 力学季刊. 2017(03)
[4]基于提升小波变换和互相关函数的梁式桥损伤检测[J]. 王晓春,刘习军,张素侠. 实验力学. 2017(04)
[5]基于小波总能量相对变化的结构损伤识别[J]. 项贻强,郏亚坤. 振动与冲击. 2017(14)
[6]基于转角模态和小波神经网络的连续梁损伤识别研究[J]. 王名月,缪炳荣,李旭娟,杨忠坤. 力学季刊. 2016(04)
[7]基于残余力向量的桁架梁损伤识别研究[J]. 孙增寿,王冉. 力学与实践. 2016(05)
[8]异形桥梁损伤识别方法及参数影响分析[J]. 赵云鹏,于天来,焦峪波,宫亚峰,宋刚. 吉林大学学报(工学版). 2016(06)
[9]基于不完备实测模态数据的结构损伤识别方法研究[J]. 李世龙,马立元,田海雷,李永军. 振动与冲击. 2015(03)
[10]基于随机森林的数据融合架空输电线路铁塔损伤识别[J]. 张晔,杨国田. 黑龙江科技信息. 2014(20)
博士论文
[1]桥梁结构损伤识别的模式分类和聚类识别方法研究[D]. 刘鑫.武汉理工大学 2014
[2]基于结构响应向量的桥梁结构损伤识别研究[D]. 罗旭.华南理工大学 2012
[3]基于计算智能方法的简支梁桥损伤识别研究[D]. 马辉.吉林大学 2010
硕士论文
[1]基于深度学习理论的桥梁损伤识别研究[D]. 谢祥辉.西南交通大学 2018
[2]面向桥梁长期健康监测的重车荷载及损伤识别方法研究[D]. 程楠.华南理工大学 2018
[3]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
[4]基于信息融合和XGBoost的结构损伤识别研究[D]. 张腾剑.浙江大学 2018
[5]基于SVM的结构损伤识别方法研究[D]. 柳宪东.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：2929663
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