大跨桥梁结构健康监测系统测点优化布置工具箱的开发及应用
发布时间：2021-12-31 08:54
结构健康监测系统充当结构的听诊器,是大跨桥梁结构服役安全性、稳定性的保障,而传感器优化布置是桥梁健康监测系统中科学研究的重点。在传感器优化布置方面,国内外提出的评价准则数目繁多,且原始理论公式较为复杂。考虑到方便实际工程现场的传感器布设,本课题开发一款支持物理模型重构、测点选取标注、测点优化计算、结果可视化显示、快速生成报告的MATLAB工具箱软件,即OSPS工具箱（Optimal Sensor Placement Strategy Toolbox）,用于指导工程人员在实际工程中进行测点优化布置,提供决策依据。本文主要研究工作如下:（1）系统地归纳国内外应用于大跨桥梁传感器优化布置的评价准则,依据优化目标函数意义为单目标优化评价准则和多目标优化评价准则。其中,单目标优化准则依据目标函数的工程意义将其分为三大类,即结构振动信号最强、模态重构效果最佳、参数识别误差最小;多目标优化准则可分为常用多目标准则及帕累托多目标准则。本课题对上述准则逐一进行编程实现,形成独立运行的MATLAB脚本文件。（2）依托于MATLAB GUI开发平台,设计OSPS工具箱的界面布局及功能模块。从用户需求端入手,...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 大跨桥梁结构健康监测测点优化布置意义和研究现状
1.2.1 大跨桥梁结构健康监测重要性及系统组成
1.2.2 大跨桥梁测点优化布置的意义及研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 大跨桥梁测点布置的评价准则及计算方法
2.1 单目标的测点优化布置评价准则归纳
2.1.1 结构振动信号最强
2.1.2 参数识别误差最小
2.1.3 模态重构效果最佳
2.2 多目标的测点优化布置评价准则归纳
2.2.1 常用多目标测点优化布置评价准则
2.2.2 基于帕累托理论的多目标测点评价准则
2.3 常用的测点优化布置计算方法归纳
2.4 本章小结
3 测点优化布置工具箱的整体架构及功能模块设计
3.1 开发背景及相关软件概述
3.2 整体架构设计概述
3.3 主要功能模块设计
3.4 后台工作流程设计
3.5 本章小结
4 测点优化布置工具箱的各功能模块开发
4.1 引言
4.2 图形用户界面开发
4.2.1 有限元模型重构模块开发
4.2.2 待测点选取标注模块开发
4.2.3 视图旋转与缩放模块开发
4.2.4 测点视图区控制模块开发
4.2.5 结果与报告输出模块开发
4.3 优化布置计算界面开发
4.3.1 单目标评价准则模块开发
4.3.2 常用多目标评价准则模块开发
4.3.3 帕累托多目标评价准则模块开发
4.4 基于Benchmark模型的测点优化工具箱运行实例
4.5 本章小结
5 测点优化布置工具箱的验证与实际工程应用
5.1 基于某实桥有限元模型的工具箱验证实例
5.1.1 伯官大桥工程简介
5.1.2 伯官大桥有限元模型介绍
5.1.3 伯官大桥有限元模态分析
5.1.4 工具箱计算流程及结果对比分析
5.2 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文主要结论
6.2 对未来研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文等情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分级免疫萤火虫算法的桥梁振动传感器优化布置研究[J]. 杨振伟,周广东,伊廷华,李宏男. 工程力学. 2019(03)
[2]传感器优化布置的距离系数-Fisher信息准则[J]. 董小圆,彭珍瑞,殷红,董海棠. 智能系统学报. 2017(01)
[3]一种多目标传感器优化布置方法及其应用[J]. 李世龙,马立元,李永军,王天辉. 振动.测试与诊断. 2016(06)
[4]Multi-type sensor placement and response reconstruction for structural health monitoring of long-span suspension bridges[J]. You-Lin Xu,Xiao-Hua Zhang,Songye Zhu,Sheng Zhan. Science Bulletin. 2016(04)
[5]大跨斜拱桥结构健康监测系统的设计与开发[J]. 李宏男,田亮,伊廷华,任亮. 振动工程学报. 2015(04)
[6]基于桥梁健康监测的传感器优化布置研究现状与发展趋势[J]. 梁鹏,李斌,王晓光,吴向男,陈文强. 建筑科学与工程学报. 2014(01)
[7]沈阳伯官大桥提篮拱部分结构性能试验研究[J]. 邓昌宁. 北方交通. 2014(01)
[8]基于自适应猴群算法的传感器优化布置方法研究[J]. 伊廷华,张旭东,李宏男. 振动与冲击. 2013(23)
[9]试验模态分析最佳测试点选取方法的优化[J]. 荣双龙,李传日,徐飞,马甜. 北京航空航天大学学报. 2014(04)
[10]基于改进猴群算法的传感器优化布置方法研究[J]. 伊廷华,张旭东,李宏男. 计算力学学报. 2013(02)
硕士论文
[1]基于帕累托优化的传感器多目标布设方法研究[D]. 农少校.大连理工大学 2018
[2]基于鸽群算法的传感器优化布置方法研究[D]. 温凯方.大连理工大学 2016
[3]结构健康监测多尺度有限元模型修正方法[D]. 陈露.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于智能算法的桥梁结构健康监测传感器优化配置研究[D]. 赵宇.兰州交通大学 2014
[5]基于粒子群算法的斜拉桥传感器优化布置研究[D]. 沈显龙.哈尔滨工业大学 2013
[6]结构健康监测中多维传感器的优化布置方法研究[D]. 王相.大连理工大学 2013
本文编号：3559973
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 大跨桥梁结构健康监测测点优化布置意义和研究现状
1.2.1 大跨桥梁结构健康监测重要性及系统组成
1.2.2 大跨桥梁测点优化布置的意义及研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 大跨桥梁测点布置的评价准则及计算方法
2.1 单目标的测点优化布置评价准则归纳
2.1.1 结构振动信号最强
2.1.2 参数识别误差最小
2.1.3 模态重构效果最佳
2.2 多目标的测点优化布置评价准则归纳
2.2.1 常用多目标测点优化布置评价准则
2.2.2 基于帕累托理论的多目标测点评价准则
2.3 常用的测点优化布置计算方法归纳
2.4 本章小结
3 测点优化布置工具箱的整体架构及功能模块设计
3.1 开发背景及相关软件概述
3.2 整体架构设计概述
3.3 主要功能模块设计
3.4 后台工作流程设计
3.5 本章小结
4 测点优化布置工具箱的各功能模块开发
4.1 引言
4.2 图形用户界面开发
4.2.1 有限元模型重构模块开发
4.2.2 待测点选取标注模块开发
4.2.3 视图旋转与缩放模块开发
4.2.4 测点视图区控制模块开发
4.2.5 结果与报告输出模块开发
4.3 优化布置计算界面开发
4.3.1 单目标评价准则模块开发
4.3.2 常用多目标评价准则模块开发
4.3.3 帕累托多目标评价准则模块开发
4.4 基于Benchmark模型的测点优化工具箱运行实例
4.5 本章小结
5 测点优化布置工具箱的验证与实际工程应用
5.1 基于某实桥有限元模型的工具箱验证实例
5.1.1 伯官大桥工程简介
5.1.2 伯官大桥有限元模型介绍
5.1.3 伯官大桥有限元模态分析
5.1.4 工具箱计算流程及结果对比分析
5.2 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文主要结论
6.2 对未来研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文等情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分级免疫萤火虫算法的桥梁振动传感器优化布置研究[J]. 杨振伟,周广东,伊廷华,李宏男. 工程力学. 2019(03)
[2]传感器优化布置的距离系数-Fisher信息准则[J]. 董小圆,彭珍瑞,殷红,董海棠. 智能系统学报. 2017(01)
[3]一种多目标传感器优化布置方法及其应用[J]. 李世龙,马立元,李永军,王天辉. 振动.测试与诊断. 2016(06)
[4]Multi-type sensor placement and response reconstruction for structural health monitoring of long-span suspension bridges[J]. You-Lin Xu,Xiao-Hua Zhang,Songye Zhu,Sheng Zhan. Science Bulletin. 2016(04)
[5]大跨斜拱桥结构健康监测系统的设计与开发[J]. 李宏男,田亮,伊廷华,任亮. 振动工程学报. 2015(04)
[6]基于桥梁健康监测的传感器优化布置研究现状与发展趋势[J]. 梁鹏,李斌,王晓光,吴向男,陈文强. 建筑科学与工程学报. 2014(01)
[7]沈阳伯官大桥提篮拱部分结构性能试验研究[J]. 邓昌宁. 北方交通. 2014(01)
[8]基于自适应猴群算法的传感器优化布置方法研究[J]. 伊廷华,张旭东,李宏男. 振动与冲击. 2013(23)
[9]试验模态分析最佳测试点选取方法的优化[J]. 荣双龙,李传日,徐飞,马甜. 北京航空航天大学学报. 2014(04)
[10]基于改进猴群算法的传感器优化布置方法研究[J]. 伊廷华,张旭东,李宏男. 计算力学学报. 2013(02)
硕士论文
[1]基于帕累托优化的传感器多目标布设方法研究[D]. 农少校.大连理工大学 2018
[2]基于鸽群算法的传感器优化布置方法研究[D]. 温凯方.大连理工大学 2016
[3]结构健康监测多尺度有限元模型修正方法[D]. 陈露.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于智能算法的桥梁结构健康监测传感器优化配置研究[D]. 赵宇.兰州交通大学 2014
[5]基于粒子群算法的斜拉桥传感器优化布置研究[D]. 沈显龙.哈尔滨工业大学 2013
[6]结构健康监测中多维传感器的优化布置方法研究[D]. 王相.大连理工大学 2013
本文编号：3559973
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