【摘要】：基于結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的損傷識別和性能評估是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的重要部分。非線性行為廣泛存在于土木工程結(jié)構(gòu)之中,尤其在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷之后。對結(jié)構(gòu)的非線性行為進(jìn)行識別,有助于直觀描述結(jié)構(gòu)損傷的發(fā)生發(fā)展過程,并對結(jié)構(gòu)耗能進(jìn)行定量評估,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識別具有重要意義。由于實際工程結(jié)構(gòu)的非線性行為的參數(shù)化模型難以事先準(zhǔn)確預(yù)知,結(jié)構(gòu)質(zhì)量不確定,動力響應(yīng)觀測量不完備,研究結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)觀測不完備情況下結(jié)構(gòu)非線性行為的免模型識別方法具有重要意義。本文以卡爾曼濾波類算法為基礎(chǔ),結(jié)合其他算法理論,提出了僅利用部分觀測信息,在結(jié)構(gòu)質(zhì)量與非線性恢復(fù)力模型未知情況下結(jié)構(gòu)非線性行為識別方法,并通過數(shù)值模擬和實驗驗證該方法的可行性和非線性行為識別效果。主要研究內(nèi)容如下:(1)在算法推演中介紹了卡爾曼濾波算法、最小二乘估計(Least square estimation,LSE)的參數(shù)識別法和基于二重切比雪夫多項式(Double Chebyshev Polynomials,DCP)模型的非線性恢復(fù)力表示方法,分析了各自的優(yōu)勢和局限,為后續(xù)非線性行為識別研究提供理論基礎(chǔ)。(2)結(jié)合擴展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)和LSE,提出了部分觀測和質(zhì)量未知情況下的結(jié)構(gòu)非線性行為識別方法。在數(shù)值模擬中,分別在4自由度的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中引入Duffing振蕩器和Bouc-Wen磁流變阻尼器形成非線性系統(tǒng),考慮不同質(zhì)量初始誤差和環(huán)境噪聲的影響,驗證了該算法的有效性和魯棒性。(3)以適用于強非線性問題的無跡卡爾曼濾波算法(Unscented Kalman Filter,UKF)為基礎(chǔ),引入等價線性理論和DCP模型,提出基于部分觀測的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和非線性恢復(fù)力的免模型識別算法。以一個含有Bingham磁流變阻尼器的非線性數(shù)值模型為例,考慮不同激勵位置,不同動力響應(yīng)觀測位置以及測量噪聲影響,驗證了該算法的識別效果。(4)在一個4層鋼框架模型中安裝形狀記憶合金(Shape memory alloy,SMA)阻尼器模擬非線性結(jié)構(gòu),基于部分動力響應(yīng)測量驗證所提出的免模型結(jié)構(gòu)非線性行為識別算法對阻尼器阻尼力的識別效果。分析對比結(jié)構(gòu)未知動力響應(yīng)與阻尼力識別結(jié)果與實測值,驗證了所提出算法的識別效果。
【圖文】：

第 1 章 緒 論1.1 課題研究的背景與意義自改革開放以來，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一日千里，中國人民憑著智慧與才干造就了一個個前無古人的工程奇跡。40 年間，眾多關(guān)系國計民生的重大工程不斷落成，如電能惠及億萬百姓，形成防洪體系的三峽大壩、改變水資源分布不均的情況，促生新的用水機制的南水北調(diào)、將“世界屋脊”與中國內(nèi)地緊密相連的青藏鐵路，，用科技展現(xiàn)中國風(fēng)采，震撼世界的奧運工程等等，我國高鐵總里程、公路總里程現(xiàn)穩(wěn)居世界第一，已建梁橋、拱橋、斜拉橋的最大跨度不斷刷新世界紀(jì)錄，更多的財政投入到水利、鐵路、地鐵、港口、機場等多個行業(yè)，土木人用鋼筋水泥筑造出國家的嶄新面貌。

第 1 章 緒 論1.1 課題研究的背景與意義自改革開放以來，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一日千里，中國人民憑著智慧與才干造就了一個個前無古人的工程奇跡。40 年間，眾多關(guān)系國計民生的重大工程不斷落成，如電能惠及億萬百姓，形成防洪體系的三峽大壩、改變水資源分布不均的情況，促生新的用水機制的南水北調(diào)、將“世界屋脊”與中國內(nèi)地緊密相連的青藏鐵路，用科技展現(xiàn)中國風(fēng)采，震撼世界的奧運工程等等，我國高鐵總里程、公路總里程現(xiàn)穩(wěn)居世界第一，已建梁橋、拱橋、斜拉橋的最大跨度不斷刷新世界紀(jì)錄，更多的財政投入到水利、鐵路、地鐵、港口、機場等多個行業(yè)，土木人用鋼筋水泥筑造出國家的嶄新面貌。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU317;TU311.3

【參考文獻(xiàn)】

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2 許斌;辛璐璐;賀佳;;基于二重切比雪夫多項式的多自由度系統(tǒng)SMA非線性恢復(fù)力識別[J];振動與沖擊;2014年16期

3 李寧;李忠獻(xiàn);謝禮立;;基于UKF的雙軸耦聯(lián)Bouc-Wen模型識別與應(yīng)用[J];工程力學(xué);2013年07期

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本文編號：2660147