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《西北工业大学》 2002年
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基于振动模态分析技术和神经网络的结构损伤监测

王军强  
【摘要】: 结构健康监测是当前工程界与学术界研究的一个热点问题。本文对应用振动模态分析识别结构损伤研究的大量国内外文献进行系统分析、归纳和总结的基础上,创造性地提出把结构损伤识别问题分成三个子模块分别来进行,即结构损伤辨识子模块、结构损伤定位子模块和结构损伤程度标定子模块。并针对上述子模块,分别提出了相应的标识量,这些标识量对损伤有较好的敏感性。 鉴于用振动模态构造的损伤标识量往往需要求解复杂的数学反演问题使结构损伤识别的在线实时监测存在困难。神经网络以其优异的非线性映射能力可以将逆问题正问题化,因此本文提出将振动模态分析和神经网络技术结合起来,以振动模态构造的损伤标识量作为神经网络识别输入的特征参数,从而进行结构健康监测。 针对BP网络固有的收敛速度慢、局部极小等问题,本文对BP网络进行了性能优化,经过软件实现和数值仿真,效果很好。应用该优化的BP网络对工程上最常见的矩形梁进行了损伤识别,结果令人满意。上述研究成果表明,本文所采用的将神经网络技术和振动模态分析技术相结合的方法是行之有效的,为结构健康监测研究提出了一条新的技术路线。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:V214

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李松辉;基于机器学习和模态参数识别理论的水工结构损伤诊断方法研究[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3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 郭巍;基于应变及应变模态变化率的薄板损伤数值分析[D];大庆石油学院;2006年
3 陈桂娟;基于模态参数和支持向量机的井架损伤识别方法研究[D];大庆石油学院;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁大开,黄明双,陶宝祺;光纤埋人碳纤维复合材料结构的实验研究[J];材料工程;2000年02期
2 袁慎芳,陶宝祺,朱晓荣,石立华;应用小波分析及主动监测技术的复合材料损伤监测[J];材料工程;2001年02期
3 虞和济,唐海燕,梁建术;钢筋混凝土梁损伤的振动诊断[J];东北大学学报;1997年01期
4 陆秋海,李德葆,张维;利用模态试验参数识别结构损伤的神经网络法[J];工程力学;1999年01期
5 王树彬,韩杰才,杜善义;压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺及其性能研究进展[J];功能材料;1999年02期
6 陶云刚,陶宝祺;基于神经网络的智能复合材料损伤评估系统[J];航空学报;1994年10期
7 陶宝祺,粱大开,熊克,袁慎芳;形状记忆合金增强智能复合材料结构的自诊断、自修复功能的研究[J];航空学报;1998年02期
8 周先雁,沈蒲生;用应变模态对混凝土结构进行损伤识别的研究[J];湖南大学学报(自然科学版);1997年05期
9 袁慎芳,陶宝祺,石立华;测控技术在智能材料结构研究中的应用[J];测控技术;1998年06期
10 张悦华,程开东;结构缺损的识别[J];吉林工业大学自然科学学报;1999年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜绍飞,刘之洋;人工智能及其在土木工程中的应用[J];四川建筑科学研究;1997年01期
2 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
3 淡丹辉,马德云,何广汉;嵌入式智能桥梁结构总体研究(Ⅰ)——技术现状及总体方案规划[J];四川建筑科学研究;2003年02期
4 淡丹辉,何广汉;嵌入式智能桥梁结构总体研究(Ⅱ)——自感知监测及自诊断子系统方案规划[J];四川建筑科学研究;2003年03期
5 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
6 张宇力;;针对倒塌房屋瓦砾分布的模糊神经网络预测[J];四川建筑科学研究;2006年01期
7 刘荣桂;蒋峰;谢桂华;李成绩;蔡建良;;多管式烟囱钢内筒安装可靠性分析初探[J];四川建筑科学研究;2006年03期
8 王倩;蒋林华;张京丰;徐海群;;模糊神经网络在粉煤灰混凝土强度预测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年06期
9 周俐俐;沈鹃;;基于曲率模态和柔度曲率的变截面钢梁多损伤静态识别[J];四川建筑科学研究;2008年03期
10 许微微;丁晓唐;肖烨;;基于振型扩充的模态应变能法在结构损伤识别中的应用[J];四川建筑科学研究;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 Yu Kerwei;Yang Tsunlirng;;A Case Study of Yacht's Motions Represented by Using Stewart Platform[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 张娟;陈杰;段梅;;基于神经网络和广义经典分配算法的多传感器航迹关联[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 隋金雪;杨莉;华臻;张鑫;;改进的BP网络在火焰燃烧状态识别中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 谢永金;樊建春;张宏;张来斌;张继信;张永学;李世玉;;页岩气开发用高压管汇损伤机理及检测技术[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
5 吴俊;陈伟民;章鹏;刘立;刘浩;;封装形式对布拉格光纤光栅表面应变传感性能的影响分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 张安平;陈国平;;基础平稳随机激励下基于有限测点响应的结构动态响应计算[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
7 袁旭东;周晶;;一种基于神经网络结构损伤识别组合参数法研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
8 杜思义;陈淮;殷学纲;;基于应变模态的连续梁桥损伤识别研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
9 秦庆华;雷建平;路国运;;基于正应变比能的结构损伤位置识别[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 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王永军;含形状记忆合金复合结构振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 冯麟涵;舰船系统抗冲击性能全局优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 李华文;船舶交通管理系统经济社会影响评价研究[D];大连海事大学;2010年
7 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
8 张敏;固定式海洋结构模型转换与动力特性研究[D];中国海洋大学;2010年
9 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
10 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
2 朱晓岭;多传感器信息融合技术在铣削过程监测中的应用研究[D];南昌航空大学;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 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
5 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
6 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
7 张永宾;居住区景观设计方案评价方法初探[D];中南林业科技大学;2009年
8 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
9 易明;地震作用下渡槽结构的动力可靠度分析[D];郑州大学;2010年
10 张华杰;模糊神经网络在肺癌诊断中的应用[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘纪文,徐金梧;IIR数字滤波器的计算机设计方法[J];北京科技大学学报;1999年01期
2 杨华;;基于柔度矩阵法的结构损伤识别[J];长春理工大学学报;2005年04期
3 蒋咏秋,胥晓鹏,王松平;层合复合材料纤维断裂引起刚度下降的估算[J];材料科学进展;1988年06期
4 潘毅群,夏峰;青铜峡大坝安全运行管理[J];大坝与安全;1998年04期
5 顾冲时,马福恒,吴中如,贾恩宏;青铜峡大坝电站坝段变形“疑点”的物理成因分析[J];大坝与安全;1998年04期
6 王春华,邹少军;青铜峡大坝电站坝段三大条贯穿性裂缝及3~#胸墙裂缝处理[J];大坝与安全;1998年04期
7 单宇翥,胡连军,贾恩红,陈雪峰,邹少军;青铜峡水工泄水建筑物混凝土缺陷水下补强加固[J];大坝与安全;2002年02期
8 鞠彦忠,张增军,陈景彦,王显利;基于柔度法的结构损伤识别[J];东北电力学院学报;2004年01期
9 姜绍飞,刘奎浩,廖云,贾连光;基于概率神经网络的悬索桥损伤定位研究[J];东北大学学报;2002年05期
10 吴子平,吴中如,顾冲时,马福恒;青铜峡大坝电站坝段变形性态及裂缝物理成因分析[J];大坝观测与土工测试;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 钟佑明;希尔伯特—黄变换局瞬信号分析理论的研究[D];重庆大学;2002年
2 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
3 王茂龙;结构损伤识别与模型更新方法研究[D];东南大学;2003年
4 郭健;基于小波分析的结构损伤识别方法研究[D];浙江大学;2004年
5 吴大宏;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究[D];西南交通大学;2003年
6 何旭辉;南京长江大桥结构健康监测及其关键技术研究[D];中南大学;2004年
7 张清华;基于概率可靠度的结构损伤识别理论研究及应用[D];西南交通大学;2006年
8 谢峻;基于振动的桥梁结构损伤识别方法研究[D];华南理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 刘利军;基于模态分析理论的桥梁结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2004年
2 马祥森;基于神经网络的结构破损诊断[D];南京航空航天大学;2004年
3 沈东强;基于神经网络的土木工程结构损伤识别方法研究[D];武汉大学;2004年
4 张治国;基于模态分析理论和神经网络的桥梁损伤识别方法研究[D];武汉理工大学;2005年
5 常鸣;基于HHT技术的结构损伤定位研究[D];南京航空航天大学;2005年
6 郭巍;基于应变及应变模态变化率的薄板损伤数值分析[D];大庆石油学院;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 郭巍;孙建刚;陈光宇;;外激励作用下基于相关应变变化率的薄板损伤研究[J];黑龙江水利科技;2009年03期
2 郭巍;周通达;陈光宇;;简支薄板基于相关应变变化率的损伤研究[J];中国新技术新产品;2011年08期
3 陈燕;苏群星;刘耀周;;基于有限元方法的破片侵彻装备损伤仿真[J];系统仿真学报;2009年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 倪松远;基于模态分析的木塑复合板材振动特性研究与缺陷识别[D];东北林业大学;2011年
2 李松辉;基于机器学习和模态参数识别理论的水工结构损伤诊断方法研究[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 高盼盼;水闸结构损伤的动力诊断研究[D];河北农业大学;2011年
2 田双蜀;基于声学特性的裂纹缺陷检测方法研究[D];东北大学;2009年
3 姜峰;模态曲率差技术在薄板损伤检测中的应用[D];西安理工大学;2008年
4 石刚;基于时域分析的结构损伤识别[D];天津大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁大开,陶宝祺;光纤埋入碳纤维复合材料后光学性能变化的研究[J];材料工程;1998年11期
2 李松银,郑君里;前向多层神经网络模糊自适应算法[J];电子学报;1995年02期
3 吴耀军,陶宝祺,史习智;基于小波包技术的复合材料损伤检测[J];复合材料学报;1997年04期
4 李戈,秦权,董聪;用遗传算法选择悬索桥监测系统中传感器的最优布点[J];工程力学;2000年01期
5 秦权;随机有限元及其进展──Ⅰ.随机场的离散和反应矩的计算[J];工程力学;1994年04期
6 秦权;随机有限元及其进展──Ⅱ.可靠度随机有限元和随机有限元的应用[J];工程力学;1995年01期
7 郑世沛;;介电陶瓷/聚合物复合材料[J];功能材料;1992年06期
8 严宏伟,袁启华,欧阳世翕,徐慢;溶胶-凝胶法制备纯PbTiO_3超细粉的研究[J];功能材料;1994年04期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 章航;;第15届国际振动模态分析会议将分别在美国和日本举行[J];振动工程学报;1996年01期
2 王强;袁慎芳;邱雷;孙亚杰;;基于时间反转理论的结构损伤图像表征方法[J];仪器仪表学报;2008年09期
3 章航;;第十届国际振动模态分析会议召开[J];振动与冲击;1992年Z1期
4 章航;第十届国际振动模态分析会议简介[J];振动工程学报;1992年01期
5 ;第11届国际振动模态分析会议在美国召开[J];振动与冲击;1993年03期
6 章航;;第15届国际振动模态分析会议将分别在美国和日本举行[J];振动、测试与诊断;1996年01期
7 丁幼亮;邓扬;李爱群;;声发射技术在桥梁结构健康监测中的应用研究进展[J];防灾减灾工程学报;2010年03期
8 章航;第十届国际振动模态分析会议简介——我院张令弥教授作为大会指导委员会成员和论文作者与会[J];南京航空航天大学学报;1992年02期
9 尚鹏,闫贺庆,王成焘;基于个体材料和几何特性的人体股骨振动模态分析[J];上海交通大学学报;2003年S2期
10 章航;;第11届国际振动模态分析会议在美国召开[J];振动工程学报;1993年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李明勇;马轩祥;李玉龙;李斌;赵令诚;;上颌中切牙的振动模态分析[A];第七届全国生物力学学术会议论文集[C];2003年
2 陈伟球;严蔚;;结构健康监测的机电阻抗法-理论及实验研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 戚兆臣;;国内特大型桥梁结构健康监测系统的现状与发展趋势[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2004年全国桥梁学术会议论文集[C];2004年
4 葛捷;;应用于结构健康监测的分布式光纤传感技术[A];第一届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2004年
5 孙智;张志成;;基于小波变换的混凝土结构损伤监测[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
6 朱宏平;余璟;张俊兵;;结构损伤动力检测与健康监测研究现状与展望[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
7 刘正光;黄启远;陈伟儿;文景良;;悬吊体系桥梁的结构健康监测和评估[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
8 李军强;彭勇;闫文辉;;旋转导向钻井工具稳定平台振动模态计算[A];2006年石油装备学术研讨会论文集[C];2006年
9 杨波;彭俊毅;;光纤光栅传感器在现代大型飞机中的应用探讨[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
10 袁慎芳;梁大开;石立华;赵霞;吴键;;分布式结构健康监测技术及功能验证[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 记者 刘晓星 刘旦 通讯员 陈伟秋 吴博智;2009年广州再攀新高[N];广州日报;2009年
2 本报记者 李敏 通讯员 杨文隽;筑广州新高 览环球视野[N];亚太经济时报;2009年
3 本报记者 马文方;智能材料:21世纪竞争的关键所在[N];中国计算机报;2010年
4 豫交通厅;钢管混凝土拱桥健康监测与检测技术通过鉴定[N];中华建筑报;2010年
5 记者 康行远 通讯员 冯微红;杭州湾跨海大桥昨正式运营[N];嘉兴日报;2011年
6 本报记者 田翔;桥梁健康监测争议中走向前台[N];中国交通报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高占凤;大型结构健康监测中信息获取及处理的智能化研究[D];北京交通大学;2010年
2 邱自学;SMA传感、驱动性能及其结构健康监测技术研究[D];南京理工大学;2002年
3 王强;Lamb波时间反转方法及其在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 黄红梅;基于FBG光谱特性的结构损伤监测技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 刘建;基于含金属芯压电纤维与Lamb波的结构健康监测技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 蒋济同;海洋平台的模态参数识别与损伤诊断研究[D];中国海洋大学;2003年
7 宫亚峰;城市立交桥梁健康监测理论与实践技术研究[D];吉林大学;2010年
8 喻言;结构健康监测的无线传感器及其网络系统[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 周耀;地铁车站结构健康监测研究[D];北京交通大学;2008年
10 符晶华;光纤光栅智能材料、结构的研究与应用[D];武汉理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王军强;基于振动模态分析技术和神经网络的结构损伤监测[D];西北工业大学;2002年
2 魏平;疲劳寿命计在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2004年
3 王洽亲;2010上海世博会英国馆结构健康监测研究[D];浙江大学;2011年
4 张志军;结构健康监测中的数据采集处理系统硬件设计[D];天津大学;2012年
5 马莎莎;高层建筑结构健康监测中传感器优化布置研究[D];合肥工业大学;2012年
6 丁华平;基于无线传感器网络的泰州长江公路大桥结构健康监测研究[D];南京大学;2011年
7 叶婷;飞机起落架300M钢材料典型结构的健康监测研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 伍水平;自然激励下结构健康监测信号处理方法研究[D];昆明理工大学;2009年
9 张炳良;集成压电结构健康监测扫查系统软件设计[D];南京航空航天大学;2010年
10 范斌;网格结构健康监测关键技术研究[D];合肥工业大学;2012年
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