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基于多源信息两阶段融合的结构损伤概率诊断方法研究

刘爱丽  
【摘要】:近年来,随着建筑向超高层,大跨以及复杂结构发展,结构健康监测成为了研究热门。施工、设计缺陷以及外界不可抗力因素会引发结构产生不同程度的损伤。随着时间的推移,结构损伤会逐渐积累,最终可能会引发结构工程事故,造成重大的生命和财产损失,对社会产生极大的负面影响。实际工程结构的损伤检测由于受到环境噪声和测量振型的不完备性影响,而无法对结构损伤进行有效的判定,这也是结构损伤识别的研究瓶颈。为使实测振型更为完备,使用静力凝聚法重构出结构的转角位移信息。文中提出基于多源信息融合的概率诊断方法,该方法首先通过使用单元损伤变量法和改进的单元刚度折减系数法得到结构损伤的局部决策结果,然后利用概率统计方法(D-S证据理论和贝叶斯)对局部决策结果进行融合得到最终的决策结果。验证此方法具有很好的抗噪性和准确性。为了消除由于Hankel矩阵块行数i的人为主观取值对结构损伤识别结果所带来的影响,本文在多源信息融合的概率诊断方法的基础上提出了基于多源信息两阶段融合的概率诊断方法。利用ANSYS有限元软件建立简支梁有限元仿真模型,并提取结构的加速度响应信号。使用MATLAB编程实现在不同的噪声水平下基于多源信息两阶段融合的概率诊断方法对结构损伤识别有效性的验证。对钢筋混凝土梁和工字型钢梁进行了振动测试实验,得到结构损伤前后的振动加速度信号;从实测信号中提取结构损伤前后的前三阶的模态参数;使用基于多源信息两阶段融合的概率诊断方法对简支梁进行损伤识别定位,进一步证明此方法对结构损伤具有较好实用性和有效性。


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