基于結構響應向量與機器學習的損傷識別方法研究
發(fā)布時間：2020-12-21 10:17
工程結構的健康狀態(tài)與人民的生命財產安全息息相關,對結構進行高效精準的損傷識別具有重要的社會意義。然而現(xiàn)今的損傷識別方法存在很多局限性,這一方面是因為結構本身的多樣性與環(huán)境的復雜性,導致難以建立精確的有限元模型;另一方面是因為測量儀器的精度有限,導致測量數據存在誤差并且不夠完整,進而影響到損傷識別的效果。因此研究新的結構損傷識別方法并將該方法運用在實際橋梁中有著重要意義。結構響應向量(Structural Response Vector,SRV)可以同時包含結構的靜態(tài)響應與動態(tài)響應,更加利于反映結構的健康狀態(tài)。機器學習方法可以有效避免人工復雜的計算,直接有效地挖掘輸入量的信息,可以在大數據的基礎上得到更加可靠的損傷識別結果。但是目前基于結構動靜態(tài)響應的研究不夠深入,動態(tài)響應部分受噪聲影響較大,此外機器學習的方法依舊缺少實橋模型的驗證。因此本文基于SRV與機器學習,完成了以下工作:以珠江黃埔大橋北汊橋為背景,建立斜拉橋有限元模型,通過斜拉索彈性模量損失模擬橋梁損傷,得到斜拉橋在斜拉索單損傷以及多損傷情況下的動靜態(tài)響應。本文研究結果表明,可以通過主梁豎向位移來判斷發(fā)生損傷的斜拉索的位置和估計...
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
珠江黃埔大橋
第二章 損傷對橋梁的動靜態(tài)響應的影響研究表 2-1 斜拉橋基本參數構件 主梁 魚刺梁 拉索 索塔、索塔橫彈性模量/GPa 200 - 200 35泊松比 0.3 0 0.3 0.167密度/（3kg m )7850 0 7850 2500熱膨脹系數 1e-5 0 1e-5 1e-5截面面積/2m1.72 1 多種 -（3）建立模型：模型采用由節(jié)點生成單元的方式建模。創(chuàng)建主梁節(jié)點→創(chuàng)建→創(chuàng)建魚骨→創(chuàng)建主塔節(jié)點→創(chuàng)建上橋塔→創(chuàng)建上橫梁→創(chuàng)建擋塊→創(chuàng)建水平→創(chuàng)建下橋塔→創(chuàng)建左邊索→創(chuàng)建右邊索，可以得到有限元模型如圖 2-2。
圖 2-3 斜拉橋有限元模型約束示意圖（5）施加荷載：為了保證加載的合理性，這里根據橋寬與車重確定加載大小檢車重量為 30 噸，斜拉橋共有 6 車道，結合車輛軸重比例，可以把所施加的為兩個相隔 1m 的恒載，如圖 2-4。全橋選擇五處位置加載相同大小的荷載，載分布如圖 2-5 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于核主元分析和支持向量機的結構損傷識別研究[J]. 孫艷麗,楊娜,張正濤,戚蕊,劉尚來,徐亞豐,夏寶暉,董文天,邱明浩. 應用基礎與工程科學學報. 2018(04)
[2]基于應變響應的預損傷鋼筋混凝土梁損傷識別研究[J]. 吳加權,李紅艷,葉飛,馬琨. 實驗力學. 2018(02)
[3]基于靜力撓度的梁結構損傷識別兩階段方法[J]. 歐陽煜,徐超,楊萬鋒. 力學季刊. 2017(03)
[4]基于提升小波變換和互相關函數的梁式橋損傷檢測[J]. 王曉春,劉習軍,張素俠. 實驗力學. 2017(04)
[5]基于小波總能量相對變化的結構損傷識別[J]. 項貽強,郟亞坤. 振動與沖擊. 2017(14)
[6]基于轉角模態(tài)和小波神經網絡的連續(xù)梁損傷識別研究[J]. 王名月,繆炳榮,李旭娟,楊忠坤. 力學季刊. 2016(04)
[7]基于殘余力向量的桁架梁損傷識別研究[J]. 孫增壽,王冉. 力學與實踐. 2016(05)
[8]異形橋梁損傷識別方法及參數影響分析[J]. 趙云鵬,于天來,焦峪波,宮亞峰,宋剛. 吉林大學學報(工學版). 2016(06)
[9]基于不完備實測模態(tài)數據的結構損傷識別方法研究[J]. 李世龍,馬立元,田海雷,李永軍. 振動與沖擊. 2015(03)
[10]基于隨機森林的數據融合架空輸電線路鐵塔損傷識別[J]. 張曄,楊國田. 黑龍江科技信息. 2014(20)
博士論文
[1]橋梁結構損傷識別的模式分類和聚類識別方法研究[D]. 劉鑫.武漢理工大學 2014
[2]基于結構響應向量的橋梁結構損傷識別研究[D]. 羅旭.華南理工大學 2012
[3]基于計算智能方法的簡支梁橋損傷識別研究[D]. 馬輝.吉林大學 2010
碩士論文
[1]基于深度學習理論的橋梁損傷識別研究[D]. 謝祥輝.西南交通大學 2018
[2]面向橋梁長期健康監(jiān)測的重車荷載及損傷識別方法研究[D]. 程楠.華南理工大學 2018
[3]基于SRV的支持向量機損傷識別方法研究[D]. 涂成楓.華南理工大學 2018
[4]基于信息融合和XGBoost的結構損傷識別研究[D]. 張騰劍.浙江大學 2018
[5]基于SVM的結構損傷識別方法研究[D]. 柳憲東.哈爾濱工業(yè)大學 2008
本文編號：2929663
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
珠江黃埔大橋
第二章 損傷對橋梁的動靜態(tài)響應的影響研究表 2-1 斜拉橋基本參數構件 主梁 魚刺梁 拉索 索塔、索塔橫彈性模量/GPa 200 - 200 35泊松比 0.3 0 0.3 0.167密度/（3kg m )7850 0 7850 2500熱膨脹系數 1e-5 0 1e-5 1e-5截面面積/2m1.72 1 多種 -（3）建立模型：模型采用由節(jié)點生成單元的方式建模。創(chuàng)建主梁節(jié)點→創(chuàng)建→創(chuàng)建魚骨→創(chuàng)建主塔節(jié)點→創(chuàng)建上橋塔→創(chuàng)建上橫梁→創(chuàng)建擋塊→創(chuàng)建水平→創(chuàng)建下橋塔→創(chuàng)建左邊索→創(chuàng)建右邊索，可以得到有限元模型如圖 2-2。
圖 2-3 斜拉橋有限元模型約束示意圖（5）施加荷載：為了保證加載的合理性，這里根據橋寬與車重確定加載大小檢車重量為 30 噸，斜拉橋共有 6 車道，結合車輛軸重比例，可以把所施加的為兩個相隔 1m 的恒載，如圖 2-4。全橋選擇五處位置加載相同大小的荷載，載分布如圖 2-5 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于核主元分析和支持向量機的結構損傷識別研究[J]. 孫艷麗,楊娜,張正濤,戚蕊,劉尚來,徐亞豐,夏寶暉,董文天,邱明浩. 應用基礎與工程科學學報. 2018(04)
[2]基于應變響應的預損傷鋼筋混凝土梁損傷識別研究[J]. 吳加權,李紅艷,葉飛,馬琨. 實驗力學. 2018(02)
[3]基于靜力撓度的梁結構損傷識別兩階段方法[J]. 歐陽煜,徐超,楊萬鋒. 力學季刊. 2017(03)
[4]基于提升小波變換和互相關函數的梁式橋損傷檢測[J]. 王曉春,劉習軍,張素俠. 實驗力學. 2017(04)
[5]基于小波總能量相對變化的結構損傷識別[J]. 項貽強,郟亞坤. 振動與沖擊. 2017(14)
[6]基于轉角模態(tài)和小波神經網絡的連續(xù)梁損傷識別研究[J]. 王名月,繆炳榮,李旭娟,楊忠坤. 力學季刊. 2016(04)
[7]基于殘余力向量的桁架梁損傷識別研究[J]. 孫增壽,王冉. 力學與實踐. 2016(05)
[8]異形橋梁損傷識別方法及參數影響分析[J]. 趙云鵬,于天來,焦峪波,宮亞峰,宋剛. 吉林大學學報(工學版). 2016(06)
[9]基于不完備實測模態(tài)數據的結構損傷識別方法研究[J]. 李世龍,馬立元,田海雷,李永軍. 振動與沖擊. 2015(03)
[10]基于隨機森林的數據融合架空輸電線路鐵塔損傷識別[J]. 張曄,楊國田. 黑龍江科技信息. 2014(20)
博士論文
[1]橋梁結構損傷識別的模式分類和聚類識別方法研究[D]. 劉鑫.武漢理工大學 2014
[2]基于結構響應向量的橋梁結構損傷識別研究[D]. 羅旭.華南理工大學 2012
[3]基于計算智能方法的簡支梁橋損傷識別研究[D]. 馬輝.吉林大學 2010
碩士論文
[1]基于深度學習理論的橋梁損傷識別研究[D]. 謝祥輝.西南交通大學 2018
[2]面向橋梁長期健康監(jiān)測的重車荷載及損傷識別方法研究[D]. 程楠.華南理工大學 2018
[3]基于SRV的支持向量機損傷識別方法研究[D]. 涂成楓.華南理工大學 2018
[4]基于信息融合和XGBoost的結構損傷識別研究[D]. 張騰劍.浙江大學 2018
[5]基于SVM的結構損傷識別方法研究[D]. 柳憲東.哈爾濱工業(yè)大學 2008
本文編號：2929663
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