【摘要】：基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的損傷識(shí)別和性能評(píng)估是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要部分。非線性行為廣泛存在于土木工程結(jié)構(gòu)之中,尤其在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷之后。對(duì)結(jié)構(gòu)的非線性行為進(jìn)行識(shí)別,有助于直觀描述結(jié)構(gòu)損傷的發(fā)生發(fā)展過(guò)程,并對(duì)結(jié)構(gòu)耗能進(jìn)行定量評(píng)估,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別具有重要意義。由于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的非線性行為的參數(shù)化模型難以事先準(zhǔn)確預(yù)知,結(jié)構(gòu)質(zhì)量不確定,動(dòng)力響應(yīng)觀測(cè)量不完備,研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)觀測(cè)不完備情況下結(jié)構(gòu)非線性行為的免模型識(shí)別方法具有重要意義。本文以卡爾曼濾波類(lèi)算法為基礎(chǔ),結(jié)合其他算法理論,提出了僅利用部分觀測(cè)信息,在結(jié)構(gòu)質(zhì)量與非線性恢復(fù)力模型未知情況下結(jié)構(gòu)非線性行為識(shí)別方法,并通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的可行性和非線性行為識(shí)別效果。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)在算法推演中介紹了卡爾曼濾波算法、最小二乘估計(jì)(Least square estimation,LSE)的參數(shù)識(shí)別法和基于二重切比雪夫多項(xiàng)式(Double Chebyshev Polynomials,DCP)模型的非線性恢復(fù)力表示方法,分析了各自的優(yōu)勢(shì)和局限,為后續(xù)非線性行為識(shí)別研究提供理論基礎(chǔ)。(2)結(jié)合擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)和LSE,提出了部分觀測(cè)和質(zhì)量未知情況下的結(jié)構(gòu)非線性行為識(shí)別方法。在數(shù)值模擬中,分別在4自由度的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中引入Duffing振蕩器和Bouc-Wen磁流變阻尼器形成非線性系統(tǒng),考慮不同質(zhì)量初始誤差和環(huán)境噪聲的影響,驗(yàn)證了該算法的有效性和魯棒性。(3)以適用于強(qiáng)非線性問(wèn)題的無(wú)跡卡爾曼濾波算法(Unscented Kalman Filter,UKF)為基礎(chǔ),引入等價(jià)線性理論和DCP模型,提出基于部分觀測(cè)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和非線性恢復(fù)力的免模型識(shí)別算法。以一個(gè)含有Bingham磁流變阻尼器的非線性數(shù)值模型為例,考慮不同激勵(lì)位置,不同動(dòng)力響應(yīng)觀測(cè)位置以及測(cè)量噪聲影響,驗(yàn)證了該算法的識(shí)別效果。(4)在一個(gè)4層鋼框架模型中安裝形狀記憶合金(Shape memory alloy,SMA)阻尼器模擬非線性結(jié)構(gòu),基于部分動(dòng)力響應(yīng)測(cè)量驗(yàn)證所提出的免模型結(jié)構(gòu)非線性行為識(shí)別算法對(duì)阻尼器阻尼力的識(shí)別效果。分析對(duì)比結(jié)構(gòu)未知?jiǎng)恿憫?yīng)與阻尼力識(shí)別結(jié)果與實(shí)測(cè)值,驗(yàn)證了所提出算法的識(shí)別效果。
【圖文】：

第 1 章 緒 論1.1 課題研究的背景與意義自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一日千里，中國(guó)人民憑著智慧與才干造就了一個(gè)個(gè)前無(wú)古人的工程奇跡。40 年間，眾多關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大工程不斷落成，如電能惠及億萬(wàn)百姓，形成防洪體系的三峽大壩、改變水資源分布不均的情況，促生新的用水機(jī)制的南水北調(diào)、將“世界屋脊”與中國(guó)內(nèi)地緊密相連的青藏鐵路，，用科技展現(xiàn)中國(guó)風(fēng)采，震撼世界的奧運(yùn)工程等等，我國(guó)高鐵總里程、公路總里程現(xiàn)穩(wěn)居世界第一，已建梁橋、拱橋、斜拉橋的最大跨度不斷刷新世界紀(jì)錄，更多的財(cái)政投入到水利、鐵路、地鐵、港口、機(jī)場(chǎng)等多個(gè)行業(yè)，土木人用鋼筋水泥筑造出國(guó)家的嶄新面貌。

第 1 章 緒 論1.1 課題研究的背景與意義自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一日千里，中國(guó)人民憑著智慧與才干造就了一個(gè)個(gè)前無(wú)古人的工程奇跡。40 年間，眾多關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大工程不斷落成，如電能惠及億萬(wàn)百姓，形成防洪體系的三峽大壩、改變水資源分布不均的情況，促生新的用水機(jī)制的南水北調(diào)、將“世界屋脊”與中國(guó)內(nèi)地緊密相連的青藏鐵路，用科技展現(xiàn)中國(guó)風(fēng)采，震撼世界的奧運(yùn)工程等等，我國(guó)高鐵總里程、公路總里程現(xiàn)穩(wěn)居世界第一，已建梁橋、拱橋、斜拉橋的最大跨度不斷刷新世界紀(jì)錄，更多的財(cái)政投入到水利、鐵路、地鐵、港口、機(jī)場(chǎng)等多個(gè)行業(yè)，土木人用鋼筋水泥筑造出國(guó)家的嶄新面貌。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU317;TU311.3

【參考文獻(xiàn)】

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2 許斌;辛璐璐;賀佳;;基于二重切比雪夫多項(xiàng)式的多自由度系統(tǒng)SMA非線性恢復(fù)力識(shí)別[J];振動(dòng)與沖擊;2014年16期

3 李寧;李忠獻(xiàn);謝禮立;;基于UKF的雙軸耦聯(lián)Bouc-Wen模型識(shí)別與應(yīng)用[J];工程力學(xué);2013年07期

4 許斌;賀佳;;部分輸入未知條件下結(jié)構(gòu)參數(shù)及激勵(lì)識(shí)別[J];土木工程學(xué)報(bào);2012年06期

5 許斌;賀佳;;基于實(shí)測(cè)時(shí)間序列的非線性系統(tǒng)恢復(fù)力識(shí)別[J];中國(guó)工程科學(xué);2011年09期

6 許斌;賀佳;Sami F.Masri;;動(dòng)力系統(tǒng)非線性行為識(shí)別方法與驗(yàn)證[J];土木工程學(xué)報(bào);2011年S1期

7 王超;任偉新;黃天立;;基于小波的非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識(shí)別[J];振動(dòng)與沖擊;2009年03期

8 謝強(qiáng);唐和生;邸元;;SVD-Unscented卡爾曼濾波的非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識(shí)別[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

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10 鄧志黨;高峰;劉獻(xiàn)棟;杜發(fā)榮;;磁流變阻尼器力學(xué)模型的研究現(xiàn)狀[J];振動(dòng)與沖擊;2006年03期

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2 何明煜;部分觀測(cè)下基于模型或數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)非線性的識(shí)別方法[D];廈門(mén)大學(xué);2014年

3 辛璐璐;動(dòng)力荷載作用下多自由度結(jié)構(gòu)非線性恢復(fù)力識(shí)別研究[D];湖南大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2660147