本文關(guān)鍵詞：環(huán)境變化下基于主成分分析的海洋平臺結(jié)構(gòu)損傷識別研究

  更多相關(guān)文章： 損傷識別 環(huán)境因素 海洋平臺 AR模型 核主成分分析

【摘要】：海洋平臺具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大等特點,并長期服役于惡劣的海洋環(huán)境中,極易發(fā)生損傷破壞,因此對海洋平臺進行健康監(jiān)測和損傷識別有著重要的理論和現(xiàn)實意義�；谡駝拥慕Y(jié)構(gòu)損傷識別方法可以根據(jù)結(jié)構(gòu)損傷前后特征參數(shù)的變化進行損傷識別,但由環(huán)境因素的改變所引起的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的變化往往掩蓋了結(jié)構(gòu)損傷所引起的特征參數(shù)的變化。為此,本文利用主成分分析(Principle Component Analysis,簡稱PCA)進行環(huán)境因素影響下的海洋平臺結(jié)構(gòu)損傷識別研究,主要內(nèi)容如下:(1)綜述了國內(nèi)外環(huán)境因素(溫度、質(zhì)量)對結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的影響;將去除環(huán)境因素影響的結(jié)構(gòu)損傷識別方法進行評述,并指出了其優(yōu)缺點。(2)環(huán)境因素影響下基于自回歸(Auto-Regressive,簡稱AR)模型和主成分分析的結(jié)構(gòu)損傷識別研究。首先利用AR模型對不同節(jié)點處的加速度響應(yīng)進行擬合,提取AR模型系數(shù),然后采用PCA技術(shù)將數(shù)據(jù)標準化處理后的AR模型系數(shù)投影至受環(huán)境因素影響大的低維空間,再逆投影至原始空間,在原始空間中構(gòu)造Q統(tǒng)計量,將Q統(tǒng)計量作為去除環(huán)境因素影響的損傷指標,最后結(jié)合統(tǒng)計控制圖對結(jié)構(gòu)損傷進行識別研究。海洋平臺結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬和模型試驗結(jié)果表明,在合理地選擇主成分階數(shù)的前提下,該方法可以有效的去除環(huán)境因素對損傷識別的影響,但對于結(jié)構(gòu)損傷程度較小的工況,其識別效果較差。(3)環(huán)境因素影響下基于AR模型和核主成分分析(Kernel Principle Component Analysis,簡稱KPCA)的結(jié)構(gòu)損傷識別研究。首先利用AR模型對不同節(jié)點處的加速度響應(yīng)進行擬合,提取AR模型系數(shù),然后利用核函數(shù)將數(shù)據(jù)標準化處理后的AR模型系數(shù)投影到高維特征空間中,在高維特征空間中進行主成分分析并構(gòu)造Q統(tǒng)計量和得分圖,根據(jù)得分圖發(fā)現(xiàn)KPCA的可分性優(yōu)于PCA的可分性;最后將Q統(tǒng)計量作為去除了環(huán)境因素影響的損傷指標,同時結(jié)合統(tǒng)計控制圖對結(jié)構(gòu)損傷進行識別研究。海洋平臺結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬和模型試驗結(jié)果表明,核主成分分析技術(shù)能夠去除環(huán)境因素對損傷識別的影響,而且可以對結(jié)構(gòu)發(fā)生較小程度的損傷進行識別。
【關(guān)鍵詞】：損傷識別 環(huán)境因素 海洋平臺 AR模型 核主成分分析
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.381
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題背景及研究意義11-13
• 1.2 環(huán)境因素對結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的影響13-16
• 1.2.1 溫度對結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的影響14-15
• 1.2.2 質(zhì)量荷載對結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的影響15-16
• 1.3 去除環(huán)境因素影響的方法16-19
• 1.3.1 參數(shù)化去除環(huán)境因素影響的方法16-17
• 1.3.2 非參數(shù)化去除環(huán)境因素影響的方法17-19
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點19-21
• 1.4.1 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4.2 創(chuàng)新點20-21
• 第2章 AR模型的基本理論21-27
• 2.1 AR模型建模過程21-24
• 2.1.1 數(shù)據(jù)標準化處理21
• 2.1.2 模型定階21-23
• 2.1.3 模型參數(shù)估計23-24
• 2.2 AR模型系數(shù)在結(jié)構(gòu)損傷識別中的物理意義24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-27
• 第3章 環(huán)境因素影響下基于AR模型和主成分分析的結(jié)構(gòu)損傷識別27-53
• 3.1 原理28-34
• 3.1.1 主成分分析28-31
• 3.1.2 損傷識別統(tǒng)計量31-32
• 3.1.3 環(huán)境因素影響下基于主成分分析的結(jié)構(gòu)損傷識別方法32-34
• 3.2 數(shù)值模擬34-46
• 3.2.1 海洋平臺有限元模型35-36
• 3.2.2 環(huán)境因素的影響36-37
• 3.2.3 損傷工況37
• 3.2.4 識別結(jié)果37-46
• 3.3 試驗驗證46-51
• 3.3.1 試驗?zāi)Ｐ?/span>46-48
• 3.3.2 試驗結(jié)果分析48-51
• 3.4 本章結(jié)論51-53
• 第4章 環(huán)境因素影響下基于AR模型和核主成分分析的結(jié)構(gòu)損傷識別53-73
• 4.1 原理54-60
• 4.1.1 核主成分分析54-57
• 4.1.2 損傷識別統(tǒng)計量57-58
• 4.1.3 環(huán)境因素影響下基于核主成分分析的結(jié)構(gòu)損傷識別方法58-60
• 4.2 數(shù)值模擬60-67
• 4.2.1 溫度單獨影響61-64
• 4.2.2 溫度和質(zhì)量共同影響64-67
• 4.3 試驗驗證67-70
• 4.4 本章結(jié)論70-73
• 第5章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 總結(jié)73-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁亞斌;李東升;李宏男;;環(huán)境溫度影響下基于頻率協(xié)整的在線損傷識別[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2014年03期

2 張濤;李騰騰;李陽光;;溫度影響下結(jié)構(gòu)損傷識別研究現(xiàn)狀及展望[J];公路工程;2014年01期

3 林友新;周翠;李宏男;;基于盲源分離的損傷識別方法[J];地震工程與工程振動;2013年06期

4 袁慎芳;梁棟;高寧;張宇峰;;基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的橋梁數(shù)據(jù)異常診斷研究[J];電子科技大學(xué)學(xué)報;2013年01期

5 吳森;韋灼彬;;基于小波包能量譜和因子分析的結(jié)構(gòu)損傷識別方法[J];解放軍理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年05期

6 朱軍華;余嶺;;基于頻響函數(shù)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測主成分分析法[J];振動與沖擊;2011年05期

7 孫曉丹;歐進萍;;基于小波包和概率主成份分析的損傷識別[J];工程力學(xué);2011年02期

8 許永吉;朱三凡;宗周紅;;環(huán)境溫度對橋梁結(jié)構(gòu)動力特性影響的試驗研究[J];地震工程與工程振動;2007年06期

9 夏國恩;金煒東;張葛祥;;非線性主成分分析新方法[J];統(tǒng)計與決策;2006年05期

10 宗周紅;賴蒼林;夏樟華;;預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋振動特性變異及舒適度評價[J];地震工程與工程振動;2006年01期

，

本文編號：604948