本文選題：性能評估 + 子空間識別��； 參考：《東南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是了解、評估和預(yù)測結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀況的強(qiáng)大工具。本文研究如何利用健康監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的性能評估。對這個(gè)問題作了兩種方法上的創(chuàng)新：首先開發(fā)了一種新的基于振動(dòng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)柔度識別的新方法,即基于子空間識別理論的時(shí)域識別方法；其次,由于健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的各種不確定性的影響,用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)對初始建立的有限元模型進(jìn)行矯正會(huì)時(shí)出現(xiàn)的多個(gè)有限元模型都可能與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)匹配,針對這一問題提出了基于概率的多模型方法框架進(jìn)行解決。研究的主要的內(nèi)容和結(jié)論如下：(1)利用基于時(shí)域的子空間方法(SI)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的柔度識別。不像常用的隨機(jī)子空間識別技術(shù)(SSI)只識別出結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的A和C,所提議方法可以識別完整的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣A,B,C,D。利用完整的結(jié)構(gòu)狀態(tài)矩陣能夠解耦的特性可以計(jì)算結(jié)構(gòu)的模態(tài)參與系數(shù),進(jìn)而識別出結(jié)構(gòu)的柔度。識別結(jié)構(gòu)柔度后,可以預(yù)測結(jié)構(gòu)在任意荷載下的位移響應(yīng),有替代卡車靜載實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行中小橋梁結(jié)構(gòu)承載能力評估的潛力。(2)由于不確定性的影響,在模型修正中許多的模型都可以與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)相匹配。本文開發(fā)了一種基于概率方法的多模型框架理論來解決上述非唯一“最優(yōu)”有限元模型問題。在此方法中,主要利用蒙特卡洛抽樣(MC)或馬爾科夫鏈蒙特卡洛(MCMC)抽樣方法對結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行抽樣,形成多個(gè)有限元模型庫并進(jìn)行模型庫的評估,依據(jù)多個(gè)有限元模型形成的模型庫,而不是單一的“最優(yōu)”有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)識別和性能評估。(3)分別利用三跨簡支梁橋有限元模型和實(shí)驗(yàn)室6m簡支梁作為例子,驗(yàn)證了所提議的結(jié)構(gòu)柔度識別新方法的正確性及實(shí)用性,并討論了基于柔度識別的結(jié)構(gòu)性能評估方法。(4)利用一個(gè)四層框架基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)實(shí)施并驗(yàn)證了基于概率的多模型方法,進(jìn)行了結(jié)構(gòu)基于概率的響應(yīng)預(yù)測和可靠度評估。
[Abstract]:Structural health monitoring is a powerful tool for understanding, evaluating and predicting the performance of structures. This paper studies how to use health monitoring technology to evaluate the performance of the structure. First, a new method of structural compliance recognition based on vibration data is developed, which is based on the theory of subspace recognition in time domain. Because of the uncertainty of the health monitoring data, many finite element models that appear when the initial finite element model is corrected with the structural health monitoring data may match the health monitoring data. A probabilistic multi-model framework is proposed to solve this problem. The main contents and conclusions of the study are as follows: (1) the subspace method based on time domain is used to identify the structure flexibility. Unlike the commonly used stochastic subspace recognition technique (SSI), only A and C of the structural system can be identified. The proposed method can identify the complete state matrix of the structural system. The modal participation coefficient of the structure can be calculated by using the characteristic that the complete structure state matrix can be decoupled and the flexibility of the structure can be identified. After recognizing the flexibility of the structure, the displacement response of the structure under arbitrary load can be predicted, and there is the potential to evaluate the bearing capacity of small and medium-sized bridge structures instead of the truck static load test method. In model modification, many models can be matched with health monitoring data. In this paper, a multi-model framework theory based on probabilistic method is developed to solve the above non-unique "optimal" finite element model problem. In this method, we mainly use Monte Carlo sampling (MC) or Markov chain Monte Carlo (MCMC) sampling method to sample the key parameters of the structure to form several finite element model bases and evaluate the model base. Based on the model base formed by multiple finite element models, instead of a single "optimal" finite element model, structural identification and performance evaluation are carried out, respectively, using the finite element model of three-span simply supported beam bridge and the 6m simple supported beam in laboratory as examples. The correctness and practicability of the proposed new method for structural compliance recognition are verified, and the structure performance evaluation method based on compliance recognition is discussed. The method is implemented and validated by using a four-layer frame benchmark structure to validate the probabilistic multi-model method. The probabilistic response prediction and reliability evaluation are carried out.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U491.12

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本文編號：1858127