基于橋梁節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)自由振動(dòng)衰減時(shí)程信號(hào),提出了橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別的人工蜂群算法。基于最小二乘原理,將豎彎和扭轉(zhuǎn)信號(hào)的整體殘差平方和作為目標(biāo)函數(shù),使用人工蜂群算法對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)搜索,識(shí)別出橋梁斷面的顫振導(dǎo)數(shù)。與其他迭代算法相比,人工蜂群算法是受生物啟發(fā)產(chǎn)生的尋優(yōu)算法,對初值沒有要求,從而避免了迭代初值對識(shí)別精度的影響。為考察人工蜂群算法在橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別中的有效性,進(jìn)行了理想平板模型仿真以及某大橋節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn),結(jié)果表明,橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別的人工蜂群算法具有較好的穩(wěn)定性和可靠性。 

【文章來源】：工程力學(xué). 2020,37(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

ABC法和MLS法識(shí)別結(jié)果對比Fig.7ComparisonontheidentifiedresultsforABCmethodandMLSmethod

?渥枘岜?h=0.007，扭轉(zhuǎn)阻尼比α=0.002。豎彎信號(hào)的權(quán)值取扭轉(zhuǎn)信號(hào)的最大值，扭轉(zhuǎn)信號(hào)的權(quán)值取豎彎信號(hào)的最大值。將計(jì)算的理論參數(shù)代入式(7)中進(jìn)行求解，得到仿真模型在各個(gè)風(fēng)速下自由衰減時(shí)程。3.2顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別3.2.1添加白噪聲的識(shí)別結(jié)果仿真計(jì)算風(fēng)速增量為2m/s，為考察人工蜂群算法在混有測量噪聲時(shí)的識(shí)別精度，對無噪聲，添加2%白噪聲、5%白噪聲、10%白噪聲水平的情況進(jìn)行仿真，由于無噪聲的結(jié)果和理論解完全吻合，這里不再單獨(dú)列出。各個(gè)工況顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，在2%小噪聲情況下，各個(gè)風(fēng)速下用人工蜂群算法識(shí)別出的顫振導(dǎo)數(shù)和Theodorsen理論解非常吻合，識(shí)別值幾乎完全等于理論值；在5%中等噪聲情況下，識(shí)別值與理論值有較少的偏差，其中*2H和*3H識(shí)別值與理論值在低風(fēng)速區(qū)間有一定的偏差，*4A和*4H的識(shí)別值和理論值在高風(fēng)速區(qū)間有一定的偏離；在10%大噪聲情況下，除顫振導(dǎo)數(shù)*4A、*2H、*3H和*4H在部分風(fēng)速下偏差較大外，其余顫振導(dǎo)數(shù)的識(shí)別值與理論值相差較小，且所有識(shí)別值與理論值趨勢性完全相同。在中高等白噪聲水平下，顫振導(dǎo)數(shù)中有部分圖2不同白噪聲水平下識(shí)別的顫振導(dǎo)數(shù)和Theodorsen理論解的對比Fig.2ComparisonontheflutterderivativesforTheodorsen’stheoreticalsolutionsandidentifiedresultswithdifferentwhitenoiselevels

BC法和MLS法對某一風(fēng)速下的顫振導(dǎo)數(shù)進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別結(jié)果收斂至同一精度，重復(fù)20次計(jì)算，ABC算法平均用時(shí)為0.074s，MLS法平均用時(shí)為0.017s，采用ABC算法計(jì)算時(shí)無須提供初值，但會(huì)增加一定的計(jì)算時(shí)間，由于兩種方法的計(jì)算時(shí)間均較短，ABC法計(jì)算時(shí)間的增加幾乎可以忽略不計(jì)。3.2.2添加有色噪聲的識(shí)別結(jié)果為多方面驗(yàn)證人工蜂群算法的抗噪能力，對添加2%有色噪聲、5%有色噪聲、10%有色噪聲水平的情況進(jìn)行仿真，5%有色噪聲信號(hào)的功率譜如圖3所示。識(shí)別結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，在添加2%有色噪聲的情況下，各顫振導(dǎo)數(shù)的識(shí)別值與Theodorsen理論解十分吻合，除*2H的個(gè)別值出現(xiàn)一定的偏離外，其余識(shí)別值幾乎完全等于理論值；在添加5%有色噪聲的情況下，*4A、*2H和*4H有一定的偏離，其余識(shí)別值仍能與理論值吻合較好；在添加10%有色噪聲的0501001502002503003500.00.51.01.52.02.53.03.5頻率(rad/s)譜密度Sy()/(×10-7m2/s3)4.0圖3添加有色噪聲的功率譜Fig.3Powerspectrumofthenon-whitenoise圖4不同有色噪聲水平下識(shí)別的顫振導(dǎo)數(shù)和Theodorsen理論解的對比Fig.4ComparisonontheflutterderivativesforTheodorsen’stheoreticalsolutionsandidentifiedresultswithdifferentnon-whitenoiselevels

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同風(fēng)攻角下薄平板的顫振導(dǎo)數(shù)[J]. 王騎,李郁林,李志國,廖海黎.  工程力學(xué). 2018(10)
[2]橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別的加權(quán)最小二乘法[J]. 李加武,張斐,吳拓.  振動(dòng)工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[3]雙層橋面桁架梁三塔懸索橋顫振性能優(yōu)化風(fēng)洞試驗(yàn)[J]. 徐昕宇,李永樂,廖海黎,任森.  工程力學(xué). 2017(05)
[4]識(shí)別橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)的快速相關(guān)特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法[J]. 李友祥,祝志文,陳政清.  振動(dòng)與沖擊. 2008(08)
[5]識(shí)別橋梁斷面18個(gè)顫振導(dǎo)數(shù)的梯度下降算法[J]. 許福友,陳艾榮,張哲.  工程力學(xué). 2008(06)
[6]橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)的CFD全帶寬識(shí)別法[J]. 祝志文,顧明,陳政清.  工程力學(xué). 2007(09)
[7]基于自由振動(dòng)響應(yīng)識(shí)別顫振導(dǎo)數(shù)的特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法[J]. 祝志文,2顧明.  振動(dòng)與沖擊. 2006(05)
[8]橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別的隨機(jī)搜索方法[J]. 許福友,陳艾榮,馬如進(jìn).  土木工程學(xué)報(bào). 2006(07)
[9]橋梁顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別的時(shí)域法與頻域法對比研究[J]. 陳政清,胡建華.  工程力學(xué). 2005(06)
[10]紊流風(fēng)場中橋梁氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)識(shí)別的隨機(jī)方法[J]. 秦仙蓉,顧明.  土木工程學(xué)報(bào). 2005(04)



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