發(fā)布時(shí)間：2020-03-21 16:01

【摘要】：基于地震觀測(cè)的混凝土拱壩模態(tài)識(shí)別在結(jié)構(gòu)抗震分析和震損估計(jì)等方面有重要的應(yīng)用。而傳統(tǒng)方法一般忽略系統(tǒng)的時(shí)變特性,將其假定為線性時(shí)不變的。然而,由于材料、邊界條件和“大壩一地基一水庫”系統(tǒng)之間的相互作用,以及結(jié)構(gòu)損傷等因素的影響,混凝土拱壩可能會(huì)出現(xiàn)時(shí)變特性。另一方面,傳統(tǒng)材料反演方法也未能考慮其時(shí)變特征,因此,本文在國家自然科學(xué)基金“環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)的在線健康監(jiān)測(cè)方法研究”(51409205)的資助下,基于混凝土拱壩地震觀測(cè)資料結(jié)合模態(tài)分析理論以及機(jī)器學(xué)習(xí)理論提出了新的時(shí)變模態(tài)識(shí)別方法,并對(duì)材料參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)時(shí)變反演。其主要研究?jī)?nèi)容如下:針對(duì)傳統(tǒng)去噪方法存在的問題,本文提出了基于同步壓縮變換技術(shù)的新型地震觀測(cè)去噪技術(shù),并在此基礎(chǔ)上采用“輸入一輸出”型和“僅考慮輸出”型兩類方法分別對(duì)拱壩模態(tài)參數(shù)進(jìn)行了識(shí)別;在對(duì)不同地震、不同方法識(shí)別結(jié)果進(jìn)行對(duì)比的同時(shí),結(jié)合其他Pacoima拱壩有限元分析(FEA)、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析(EMA)和其它的運(yùn)行模態(tài)分析(OMA)結(jié)果,對(duì)不同識(shí)別結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,分析差異產(chǎn)生的原因,并評(píng)價(jià)其優(yōu)劣性。為基于地震觀測(cè)的混凝土拱壩系統(tǒng)時(shí)不變識(shí)別問題的后續(xù)研究提供借鑒。針對(duì)傳統(tǒng)線性時(shí)變模態(tài)識(shí)別方法存在的不足,提出了基于自適應(yīng)多模型遺忘模型(AFMM)時(shí)變判定的拱壩時(shí)變模態(tài)識(shí)別方法。該方法首先利用AFMM算法來判斷大壩在地震作用下是否發(fā)生時(shí)變,然后依據(jù)發(fā)生時(shí)變的時(shí)刻,將地震觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段,對(duì)未發(fā)生時(shí)變反應(yīng)的階段,利用線性時(shí)不變的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)子空間(SSI-Data)法來識(shí)別拱壩的模態(tài)參數(shù),對(duì)于發(fā)生時(shí)變的階段則利用遞歸隨機(jī)子空間(RSSI)算法追蹤模態(tài)參數(shù)的時(shí)變規(guī)律,分析結(jié)果表明本文所提出的時(shí)變模態(tài)識(shí)別方法合理有效。針對(duì)混凝土拱壩材料參數(shù)反演研究存在的不合理性,在進(jìn)行反演過程中,引入時(shí)間變量,提出了基于多輸入相關(guān)向量機(jī)(M-RVM)模型的拱壩材料動(dòng)參數(shù)反演新方法,根據(jù)時(shí)變的模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)果,利用機(jī)器學(xué)習(xí)中的M-RVM模型,建立了反演參數(shù)與模態(tài)參數(shù)之間的相互依賴關(guān)系。并采用該方法對(duì)Pacoima拱壩進(jìn)行了動(dòng)態(tài)反演,其結(jié)果合理,并可供后續(xù)拱壩抗震研究時(shí)參考使用。
【圖文】：

根據(jù)判定結(jié)果結(jié)合 RSSI 算法，進(jìn)行拱壩線性時(shí)變模態(tài)參數(shù)識(shí)別。為材料動(dòng)參數(shù)反演做準(zhǔn)備。（3）混凝土拱壩及其基礎(chǔ)材料動(dòng)參數(shù)的時(shí)變反演方法研究在進(jìn)行有限元“大壩—水庫—地基”的仿真過程中，引入時(shí)間變量，讓彈性模量隨著時(shí)間的變化而變化�；跁r(shí)變的模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)果和機(jī)器學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)算法多輸出相關(guān)向量機(jī)（MiliticlassRelevanceVectorMachine，M-RVM）模型提出混凝土拱壩及其基礎(chǔ)材料動(dòng)參數(shù)的時(shí)變反演分析方法。1.3.2 技術(shù)路線本文的基于地震觀測(cè)的拱壩時(shí)變模態(tài)識(shí)別和材料動(dòng)參數(shù)反演研究主要涉及以下三個(gè)方面內(nèi)容：基于地震觀測(cè)的混凝土拱壩線性時(shí)不變模態(tài)識(shí)別方法對(duì)比、基于地震觀測(cè)的拱壩線性時(shí)變識(shí)別方法研究和材料動(dòng)參數(shù)反演分析研究。針對(duì)每一部分研究，均在大量閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)該問題的現(xiàn)有研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，隨后，針對(duì)其不足，，提出了新的方法。最后通過對(duì)算例進(jìn)行計(jì)算證明所提出方法的可行性、優(yōu)越性�？偧夹g(shù)路線如圖 1-1 所示。

圖 2-1 原信號(hào)與加噪信號(hào)的時(shí)程圖與頻譜圖Fig. 2-1 original signal and the noise signal response and its power spectrum該含噪信號(hào)進(jìn)行 SST 處理，圖 2-2（a）和圖 2-2（b）分別為加噪信號(hào)的 S短時(shí)傅里葉變換（STFT）時(shí)頻譜圖，對(duì)比兩圖可以看出，STFT 時(shí)頻譜較為好地分辨出原始有效信號(hào)，而 SST 時(shí)頻譜圖具有較高的精度，各時(shí)頻曲線，具有較高的有效信號(hào)脊線的分辨率。也證明了 SST 可以很好地改善頻率象。圖 2-2（c）為應(yīng)用 SST 算法去噪后的時(shí)頻譜圖，可以看出噪聲得到了（a）加噪信號(hào)的 SST 時(shí)頻圖 （b）加噪信號(hào)的 STFT 時(shí)頻圖
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV642.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2593577