【摘要】：隨著橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大量普及,基于橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號(hào)的處理方法的研究也日益成為關(guān)注的焦點(diǎn)。本文針對(duì)橋梁健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域普遍存在的數(shù)據(jù)豐富而信息匱乏的特點(diǎn),運(yùn)用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的思想技術(shù),以符號(hào)化建模為基礎(chǔ),利用其模式發(fā)現(xiàn)的特點(diǎn),對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行符號(hào)化處理、因果態(tài)分割重構(gòu)、結(jié)構(gòu)向量提取,然后用獲得的大量結(jié)構(gòu)向量訓(xùn)練隱馬爾可夫模型來診斷評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài),同時(shí)結(jié)合midas civil仿真模型與實(shí)橋縮尺模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,形成了一套基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)診斷評(píng)估的算法體系。其主要內(nèi)容包括:(1)橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及其響應(yīng)信號(hào)的復(fù)雜性分析。通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的材料非線性、幾何非線性等的分析,探究橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力行為產(chǎn)生的機(jī)理,并以帶有平方非線性的兩個(gè)自由度哈密頓系統(tǒng)為例,進(jìn)一步分析結(jié)構(gòu)系統(tǒng)非線性混沌動(dòng)力行為演化模式。同時(shí),在此基礎(chǔ)上,分析橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)非平穩(wěn)與非線性的復(fù)雜特性。(2)構(gòu)建基于符號(hào)化建模的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)特征指標(biāo)。針對(duì)借助傳感器技術(shù)直接采集到的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號(hào)具有隨機(jī)性強(qiáng)、不穩(wěn)定性、非線性等復(fù)雜特征,引入人工智能領(lǐng)域用于解決復(fù)雜性問題的符號(hào)化建模方法,對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行粗粒化處理,去除其中的非本質(zhì)特征,盡可能的保留關(guān)鍵信息。在此基礎(chǔ)上,重構(gòu)序列的ε機(jī),挖掘結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的隱含模式,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)結(jié)構(gòu)損傷信息的提取。(3)構(gòu)建基于隱馬爾可夫模型的橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)診斷方法。結(jié)合隱馬爾可夫模型具有分析處理變長(zhǎng)特征序列的優(yōu)點(diǎn),將符號(hào)化模型提取的反應(yīng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特征的結(jié)構(gòu)向量作為觀測(cè)序列,各結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)作為隱含序列,利用鮑母韋爾奇算法訓(xùn)練隱馬爾可夫模型,同時(shí),通過對(duì)比分析結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不同狀態(tài)下模型所計(jì)算的對(duì)數(shù)似然率的演化模式,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)診斷。(4)依托midas仿真模型及黑沖溝特大橋?qū)崢蚩s尺模型的試驗(yàn)分析。運(yùn)用符號(hào)化建模提取結(jié)構(gòu)模型在不同測(cè)點(diǎn)以及四種不同損傷工況下的振動(dòng)加速度響應(yīng)信號(hào)的結(jié)構(gòu)向量,然后對(duì)初始化的隱馬爾可夫模型進(jìn)行大量結(jié)構(gòu)向量的訓(xùn)練,得到能夠進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)診斷分析的隱馬爾可夫模型集合,由此驗(yàn)證先符號(hào)化建模提取結(jié)構(gòu)向量,再進(jìn)行隱馬爾可夫模型診斷的算法流程的可行性。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U446
【圖文】：

（3）盤錦田莊臺(tái)遼河大橋 （4）鳳凰沱江大橋圖 1-1 橋梁垮塌事故圖引起橋梁各個(gè)結(jié)構(gòu)性能衰弱，導(dǎo)致其承載能力下降的主要影響因素除了結(jié)構(gòu)材料老化，環(huán)境對(duì)其的影響之外，特殊的橋梁還會(huì)受到船撞、地震等不可控因素的影響。橋梁結(jié)構(gòu)的這些疲勞損傷就有可能導(dǎo)致橋梁在未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命之時(shí)就突然失效，造成橋梁結(jié)構(gòu)在毫無預(yù)警的情況下發(fā)生毀滅性的破壞�；跇蛄悍燮谄陂g所要面對(duì)的諸多復(fù)雜情況，運(yùn)用智能化健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取橋梁在各個(gè)階段的損傷狀態(tài)響應(yīng)信號(hào)，以便給管養(yǎng)部門提供修復(fù)和加固依據(jù)就成了迫在眉睫的問題。而到目前為止，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展歷程如下圖所示：人工監(jiān)測(cè) 利用肉眼、常規(guī)儀器進(jìn)行人工巡檢利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)即可完成數(shù)據(jù)采集借助手段特點(diǎn) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，主觀臆斷性較強(qiáng)維護(hù)方便，成本低；監(jiān)測(cè)數(shù)目有限

圖 4-6 各節(jié)點(diǎn)分布圖圖 4-7 模型加載示意圖4.5.1 損傷工況模擬橋梁模型加載假設(shè)：采用移動(dòng)荷載，它是一種作用于橋梁模型節(jié)點(diǎn)而又立即消失的沖擊荷載，最大作用力為 1kN 的三角形荷載，如圖 4-8 所示。t1=左側(cè)單元

圖 4-7 模型加載示意圖.5.1 損傷工況模擬橋梁模型加載假設(shè)：采用移動(dòng)荷載，它是一種作用于橋梁模型節(jié)點(diǎn)而又立失的沖擊荷載，最大作用力為 1kN 的三角形荷載，如圖 4-8 所示。t1=左側(cè)單度/車速；t2=右側(cè)單元長(zhǎng)度/車速，即 t1、t2的大小由加載的移動(dòng)速度決定。圖 4-8 移動(dòng)荷載近似為三角形荷載①橋梁健康狀態(tài)下的仿真試驗(yàn)

【參考文獻(xiàn)】

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2 張星輝;康建設(shè);高存明;曹端超;滕紅智;;基于MoG-HMM的齒輪箱狀態(tài)識(shí)別與剩余使用壽命預(yù)測(cè)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2013年15期

3 胡為;高雷;傅莉;;基于最優(yōu)階次HMM的電機(jī)故障診斷方法研究[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2013年03期

4 韓敏;孫磊磊;洪曉軍;;基于回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的腦電信號(hào)特征提取[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2012年02期

5 向馗;蔣靜坪;;時(shí)間序列的符號(hào)化方法研究[J];模式識(shí)別與人工智能;2007年02期

6 向馗,郭吉豐,蔣靜坪;基于HHT的超聲電機(jī)噪聲源分析[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2005年02期

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4 周海波;Sb和Mn對(duì)Zn腐蝕的影響[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2009年

5 趙波;弓網(wǎng)振動(dòng)在線檢測(cè)及信號(hào)分析[D];西南交通大學(xué);2007年

6 謝芳芳;基于支持向量機(jī)的故障診斷方法[D];湖南大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2761417