基于統(tǒng)計模式識別的空間鋼結(jié)構(gòu)損傷預警.pdf

1、大跨空間鋼結(jié)構(gòu)多用于體育館、會展中心等城市標志性建筑，其結(jié)構(gòu)體型龐大，造型獨特，形式新穎。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，需要對大跨空間鋼結(jié)構(gòu)進行健康監(jiān)測和損傷預警。本文主要研究如何由加速度時程響應提取結(jié)構(gòu)損傷敏感指標并分離環(huán)境變化和監(jiān)測信號噪聲的影響，統(tǒng)計判別結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，主要研究內(nèi)容如下：
　　研究了由加速度時程響應建立ARMA模型。理論分析了ARMA模型的適合階次，闡明了ARMA模型的階次由結(jié)構(gòu)參與振動的振型數(shù)決定。提出了基于遺傳算

2、法的ARMA定階方法，首先根據(jù)AR模型的階次確定ARMA模型階次的范圍，然后應用遺傳算法搜索ARMA模型的階次。K8型網(wǎng)殼的數(shù)值算例表明，所提方法減少定階運算量，能夠?qū)崿F(xiàn)ARMA模型的快速定階。
　　分別研究了以AR系數(shù)和脈沖響應為結(jié)構(gòu)損傷敏感指標，表征結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，并提出了基于主成分分析和假設(shè)檢驗的統(tǒng)計判別方法。簡支梁和K8型網(wǎng)殼的數(shù)值算例分別表明，以AR系數(shù)為結(jié)構(gòu)損傷敏感指標，可以預警簡支梁的微小損傷和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的比較嚴重的損

3、傷，該指標的敏感性隨著結(jié)構(gòu)復雜程度增加有所降低；以脈沖響應為結(jié)構(gòu)損傷敏感指標，能夠較好的預警網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的微小損傷。
　　基于“水立方”結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，研究了脈沖響應作為結(jié)構(gòu)損傷敏感指標對監(jiān)測信號噪聲的魯棒性。數(shù)值算例表明，該指標能夠預警“水立方”結(jié)構(gòu)一定程度的損傷，并對信號噪聲有較好的魯棒性。提出采用支持向量機回歸得到脈沖響應以溫度和風速為自變量的函數(shù)關(guān)系，以支持向量機的訓練殘差建立統(tǒng)計過程控制圖，分離環(huán)境因素對結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的影響。