土木工程中結構識別方法的研究.pdf

1、該文在深入分析現(xiàn)有結構識別方法的基礎上,針對觀測不完整及數(shù)據(jù)誤差造成的識別困難,基于三種類型觀測數(shù)據(jù)——靜力位移觀測數(shù)據(jù)、模態(tài)觀測數(shù)據(jù)、時域動力響應數(shù)據(jù),開展了結構識別方法的研究.該文的主要研究工作如下:首先通過對土木工程結構識別方法的發(fā)展現(xiàn)狀進行研究與總結,認識到觀測自由度不完整及觀測數(shù)據(jù)誤差是制約結構識別發(fā)展與應用的主要因素,指出在觀測不完整及不精確基礎上進行結構識別方法的研究是土木工程結構識別的發(fā)展方向,闡述了該文研究的背景及意義

2、,確定了該文研究的總體思路.針對廣泛存在于結構參數(shù)估計、結構損傷識別、大壩參數(shù)反演、巖土力學反演中的一類結構識別問題——基于靜力位移觀測的結構識別,建立了結構參數(shù)識別的部分特征結構分配法.對基于靜力位移結構識別問題的參數(shù)分組及可辨識性標準進行了討論,建立了基于模擬退火-單純形的完全非線性識別算法.使用部分特征結構分配法對結構參數(shù)估計、結構損傷識別、大壩分區(qū)彈模反演問題進行數(shù)值模擬,結果表明該文方法在觀測不完整及數(shù)據(jù)誤差條件下具有較好的數(shù)

3、值穩(wěn)定性和魯棒性.為了克服柔度陣比較法可能出現(xiàn)錯誤損傷定位,提出了結構損傷定位的柔度投影法.首先,通過理論分析證明了柔度投影法對低階模態(tài)參數(shù)敏感的特性及其損傷定位原理;其次,根據(jù)模型縮聚和振型擴展對柔度投影法定位能力影響的對比研究,將柔度投影法與多目標優(yōu)化振型擴展算法結合使用,實現(xiàn)了觀測自由度不完整條件下的結構損傷定位;最后,在統(tǒng)計意義的框架下定義了加權柔度投影誤差,解決了數(shù)據(jù)誤差條件下的損傷定位問題.通過對典型結構的數(shù)值模擬研究表明,

4、該文建立的柔度投影法能夠在觀測不完整、不精確條件下有效地解決結構損傷定位問題.在柔度投影法的基礎上,建立了基于觀測柔度陣的結構損傷識別方法.從觀測柔度陣出發(fā),提出了結構識別的部分特征結構分配識別模型,建立了識別問題的線性化、擬線性化和完全非線性算法,并通過對三種算法的對比研究,確定了用于結構損傷識別的完全非線性識別算法.將結構損傷識別的完全非線性算法與柔度投影法結合,利用頻率觀測數(shù)據(jù)較為精確的特點,使用混合法研究了數(shù)據(jù)誤差條件下的損傷識

5、別問題.地震動作用下的時域識別技術是結構識別領域的一個重要研究方向.針對觀測自由度不完整的剪切型結構,建立了地震動輸入和未知結構參數(shù)的復合反演方法.該文所建立的方法分為兩個階段:地震動子結構反演和單元結構參數(shù)識別.首先,使用子結構識別技術,研究了未知參數(shù)、觀測不完整條件下的地震動輸入反演問題,建立了未知輸入的最小二乘估計算法;其次,在估計地震動輸入的基礎上,使用廣義Kalman濾波器方法,識別全部單元結構參數(shù).研究結果顯示,復合反演的兩