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《大连理工大学》 2002年
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土木工程中结构识别方法的研究

冯新  
【摘要】: 本文在深入分析现有结构识别方法的基础上,针对观测不完整及数据误差造成的识别困难,基于三种类型观测数据——静力位移观测数据、模态观测数据、时域动力响应数据,开展了结构识别方法的研究。本文的主要研究工作如下: 首先通过对土木工程结构识别方法的发展现状进行研究与总结,认识到观测自由度不完整及观测数据误差是制约结构识别发展与应用的主要因素,指出在观测不完整及不精确基础上进行结构识别方法的研究是土木工程结构识别的发展方向,阐述了本文研究的背景及意义,确定了本文研究的总体思路。 针对广泛存在于结构参数估计、结构损伤识别、大坝参数反演、岩土力学反演中的一类结构识别问题——基于静力位移观测的结构识别,建立了结构参数识别的部分特征结构分配法。对基于静力位移结构识别问题的参数分组及可辨识性标准进行了讨论,建立了基于模拟退火-单纯形的完全非线性识别算法。使用部分特征结构分配法对结构参数估计、结构损伤识别、大坝分区弹模反演问题进行数值模拟,结果表明本文方法在观测不完整及数据误差条件下具有较好的数值稳定性和鲁棒性。 为了克服柔度阵比较法可能出现错误损伤定位,提出了结构损伤定位的柔度投影法。首先,通过理论分析证明了柔度投影法对低阶模态参数敏感的特性及其损伤定位原理;其次,根据模型缩聚和振型扩展对柔度投影法定位能力影响的对比研究,将柔度投影法与多目标优化振型扩展算法结合使用,实现了观测自由度不完整条件下的结构损伤定位;最后,在统计意义的框架下定义了加权柔度投影误差,解决了数据误差条件下的损伤定位问题。通过对典型结构的数值模拟研究表明,本文建立的柔度投影法能够在观测不完整、不精确条件下有效地解决结构损伤定位问题。 在柔度投影法的基础上,建立了基于观测柔度阵的结构损伤识别方法。从观测柔度阵出发,提出了结构识别的部分特征结构分配识别模型,建立了识别问题的线性化、拟线性化和完全非线性算法,并通过对三种算法的对比研究,确定了用于结构损伤识别的完全非线性识别算法。将结构损伤识别的完全非线性算法与柔度投影法结合,利用频率观测数据较为精确的特点,使用混合法研究了数据误差条件下的损伤识别问题。 地震动作用下的时域识别技术是结构识别领域的一个重要研究方向。针对观测自由度不完整的剪切型结构,建立了地震动输入和未知结构参数的复合反演方法。本文所建立的方法分为两个阶段:地震动子结构反演和单元结构参数识别。首先,使用子结构识别技术,研究了未知参数、观测不完整条件下的地震动输入反演问题,建立了未知输入的最小二乘估计算法;其次,在估计地震动输入的基础上,使用广义Kalman滤波器方法,识别全部单元结构参数。研究结果显示,复合反演的两阶段方法能够为结构无损检测和状态评估提供理论依据。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TU317

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 白羽;梁、板、网架结构损伤诊断研究[D];昆明理工大学;2008年
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3 袁旭东;基于不完备信息土木工程结构损伤识别方法研究[D];大连理工大学;2005年
4 田明俊;智能反演算法及其应用研究[D];大连理工大学;2006年
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8 黄天立;结构系统和损伤识别的若干方法研究[D];同济大学;2007年
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10 翁其能;隧道高水压段结构耐久性健康监测与损伤评估[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛明玉;遗传算法和神经网络在结构损伤识别中的应用[D];大连理工大学;2010年
2 杨开荣;百米全焊钢栈桥的损伤识别研究[D];大连理工大学;2011年
3 高振闯;基于归一化频率变化比和柔度指标的结构损伤识别方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 迟利源;基于模态参数分析的井架结构损伤识别研究[D];大庆石油学院;2006年
5 孙腾阁;基于频率和神经元的单立柱平台损伤识别研究[D];大连理工大学;2006年
6 姜爱玲;黄河胜利大桥的损伤识别研究[D];大连理工大学;2006年
7 白光耀;大跨度连续刚构桥的施工监控与结构仿真分析[D];广西大学;2006年
8 段鸿杰;桥梁健康监测中的传感器优化布置研究[D];大连理工大学;2006年
9 刘海兵;基于小波分析的梁桥结构损伤识别研究[D];大连理工大学;2006年
10 吴万忠;基于时域法的桥梁结构损伤识别方法研究[D];西南交通大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 肖烨;陈剑毅;易萍华;;自由度匹配技术在框架结构损伤识别中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2011年02期
9 姜华;陈青华;;某预应力连续梁桥悬臂施工应力监控分析[J];安徽建筑;2012年01期
10 王泉;王大钧;苏先樾;;CRACK DETECTION OF STRUCTURE FOR PLANE PROBLEM WITH SPATIAL WAVELETS[J];Acta Mechanica Sinica;1999年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 程载斌;王志华;马宏伟;;结构损伤探测技术及研究进展[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
10 刘文峰;张劲泉;何玉珊;魏忠;;公路桥梁健康与安全监测系统的进展[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓辉;中国产业结构的动态投入产出模型分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孙鹏飞;基于计算智能技术的蛋白质结构预测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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5 陈宇;电容层析成像反问题求解及图像重建算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
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7 刘小根;玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年
8 白羽;梁、板、网架结构损伤诊断研究[D];昆明理工大学;2008年
9 刘俊昌;大地电磁测深时间域拓扑处理去静态方法研究[D];中国地质大学(北京);2011年
10 雷克辉;下刚果盆地HauterA区块储层信息挖掘及勘探目标评价[D];中国地质大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
2 符俊杰;敷设粘弹阻尼的矿用溜槽振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
3 李洪琴;基于振动模态分析和BP网络的桥梁损伤识别研究[D];山东科技大学;2010年
4 张磊涛;HHT在结构健康监测中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
5 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
6 赵乐乐;在役桥梁结构健康诊断与寿命预测技术研究[D];郑州大学;2010年
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8 陈营利;增速齿轮箱体有限元分析及其结构优化[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 薛明玉;遗传算法和神经网络在结构损伤识别中的应用[D];大连理工大学;2010年
10 张文江;基于小波变换和应变能的网格结构损伤识别与定位研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王利恒;周锡元;阎维明;;结构损伤检测方法的一些新进展[J];四川建筑科学研究;2005年06期
2 肖烨;陈剑毅;易萍华;;自由度匹配技术在框架结构损伤识别中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2011年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 蓝天;刘枫;;中国空间结构的二十年[A];第十届空间结构学术会议论文集[C];2002年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 方圣恩;基于有限元模型修正的结构损伤识别方法研究[D];中南大学;2010年
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8 黄胜伟;工程结构混沌振动、混沌最优化算法及其应用[D];河海大学;2003年
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10 唐茂林;大跨度悬索桥空间几何非线性分析与软件开发[D];西南交通大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毛建平;基于神经网络的桥梁结构静力有限元模型修正[D];吉林大学;2011年
2 付朋涛;基于ANSYS的大型桥梁有限元分析及损伤识别研究[D];长安大学;2011年
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8 付军;基于模态分析的平面框架裂纹识别[D];武汉理工大学;2002年
9 李俊萍;工程结构损伤识别技术研究[D];华北工学院;2002年
10 杨从娟;某钢筋混凝土拱桥空间受力分析及其加固研究[D];西南交通大学;2002年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前5条
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3 吴丰收;吴德胜;席锦州;苏有财;花晓鸣;;隧底隐伏煤层采空区探测[A];第九届全国工程地质大会论文集[C];2012年
4 吴丰收;吴德胜;丁建芳;花晓鸣;;双层钢筋网混凝土的探地雷达探测模拟研究[A];第九届全国工程地质大会论文集[C];2012年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
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3 王为;光纤光栅在船舶结构健康监测中的关键技术研究[D];天津大学;2010年
4 王艺霖;基于影响线二次差值的桥梁损伤识别方法[D];上海交通大学;2011年
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6 孙亚杰;基于超声相控阵原理的结构健康监测技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 丁亮;基于Maxwell方程正反演的混凝土无损检测方法[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 王延林;抗冰结构的原型测量与分析评价技术研究[D];大连理工大学;2011年
9 段红霞;钢结构地震损伤分析与损伤识别方法研究[D];大连理工大学;2010年
10 袁颖;桥梁结构损伤识别方法的相关问题研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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7 溪平;陕西西安:防水卷材抽检八种不合格[N];中国建设报;2006年
8 中国三星经济研究院;行业融合型转型:柔度决定速度[N];中国经营报;2008年
9 月俊;今冬女性潮流包解析[N];中国消费者报;2002年
10 张延安;杨智辉;解读新型RG-T水泥配伍型丙烯酸乳液[N];中国建设报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冯新;土木工程中结构识别方法的研究[D];大连理工大学;2002年
2 胡长青;Firey p-和的Christoffel-Minkowski问题[D];华东师范大学;2003年
3 宁德志;快速多极子边界元方法在完全非线性水波问题中的应用[D];大连理工大学;2006年
4 袁旭东;基于不完备信息土木工程结构损伤识别方法研究[D];大连理工大学;2005年
5 任长宇;来自理论和应用的几个抛物型Monge-Ampère方程[D];吉林大学;2008年
6 胥润东;琼州海峡超大多主跨公铁两用悬索桥方案设计和抗震研究[D];西南交通大学;2010年
7 韩跃平;复杂产品内部结构装配正确性X射线自动检测技术研究[D];中北大学;2009年
8 李静;一类完全非线性抛物方程及其在图像恢复中的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 李静;一类完全非线性抛物方程及其在图像恢复中的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 周斌珍;开敞水域完全非线性数值波浪模型的建立及在平台Ringing现象中的应用[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡宇宏;结构损伤诊断的类柔度方法研究[D];湖南大学;2002年
2 宋贵彩;基于ARMA模型的结构识别[D];重庆大学;2005年
3 孙洁;轴类零件图结构识别及尺寸标注批改技术的研究[D];西北工业大学;2004年
4 郑亚辉;基于神经网络的复杂结构损伤识别[D];大连理工大学;2004年
5 周美伶;三点弯曲梁临界等效裂缝长度的研究[D];河海大学;2006年
6 朱笃涛;结构分类的手势识别算法研究[D];上海海事大学;2004年
7 张昱;纸币号码图像识别方法研究[D];沈阳工业大学;2005年
8 李春宇;金融发票印刷体数字及面值识别方法的研究[D];沈阳工业大学;2006年
9 林科锵;Web页中表格结构识别的研究与实现[D];电子科技大学;2006年
10 谢祖强;微位移机电系统机械结构的设计与分析计算[D];合肥工业大学;2007年
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