基于組合模態(tài)參數(shù)識別結(jié)構(gòu)損傷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法.pdf

1、由于設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境腐蝕、自然災(zāi)害等原因，結(jié)構(gòu)會發(fā)生開裂、老化及破損等現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)的損傷累積往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的重大安全事故，造成嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，因此，關(guān)于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和損傷識別的相關(guān)研究得到了越來越廣泛的關(guān)注。作為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的核心，結(jié)構(gòu)損傷準(zhǔn)確探測有助于進(jìn)行及時(shí)的損傷修復(fù)以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)的使用方法，以阻止損傷的進(jìn)一步累計(jì)，保障結(jié)構(gòu)的安全性、完整性和耐久性。
　　 采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行振動法損傷檢測，是近年來一個熱門的研究課題。

2、盡管基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損傷識別法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在一些影響其應(yīng)用的因素。
　　 (1)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)?shù)的不同損傷識別指標(biāo)，對于損傷的相關(guān)性及敏感度不盡相同；
　　 (2)模態(tài)不完整問題及數(shù)據(jù)誤差也是影響損傷識別的重要因素；
　　 (3)對于大型結(jié)構(gòu)，單步識別法的樣本數(shù)量龐大，無法保證損傷識別的效率及準(zhǔn)確性。
　　 針對上述問題，提出一個合理有效的損傷識別方法具有非常重要的工程及現(xiàn)實(shí)意義。本文的研究目標(biāo)

3、為針對單一參數(shù)對損傷的敏感度差、不同損傷識別指標(biāo)對于損傷的敏感度差異性、模態(tài)不完整問題、數(shù)據(jù)誤差的影響以及對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的損傷識別范圍的控制問題，提出了高效準(zhǔn)確的損傷識別方法。圍繞著上述研究目標(biāo)，本文的具體研究內(nèi)容包括：
　　 首先，在對簡單桁架結(jié)構(gòu)的損傷識別中，選取少數(shù)低階頻率及個別測點(diǎn)模態(tài)振型的相關(guān)變化形式，經(jīng)損傷敏感度比較后，構(gòu)造出組合模態(tài)參數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)輸入對結(jié)構(gòu)損傷識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，識別了損傷位置及損傷程度，從而驗(yàn)證了組

4、合參數(shù)對損傷位置及程度的敏感性，同時(shí)證明了在數(shù)據(jù)不完整及存在數(shù)據(jù)誤差的情況下，網(wǎng)絡(luò)仍具有良好的識別能力。
　　 其次，對于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，訓(xùn)練樣本多，訓(xùn)練時(shí)間長，致使該方法的適用性降低。在對簡單桁架結(jié)構(gòu)損傷識別的基礎(chǔ)上，對多層框架則按照損傷層識別、損傷構(gòu)件識別、損傷程度識別的順序，采用分步法策略進(jìn)行了損傷識別，并在上述三個階段分別采用不同的模態(tài)參數(shù)組合形式作為損傷識別指標(biāo)。從敏感性分析、網(wǎng)絡(luò)收斂速度及識別正確率三個方面對識別指標(biāo)進(jìn)