基于模態(tài)參數(shù)敏感性的建筑結構損傷識別.pdf

1、結構在使用過程中會遭受各種損傷，一些不易被檢測的損傷可能會持續(xù)發(fā)展并導致結構破壞，因此，近年來有關結構損傷識別的研究受到了廣泛關注，基于模態(tài)參數(shù)的損傷識別方法是目前應用最廣泛的方法。本文在國家自然科學基金“基于壓電智能和波譜單元模型修正的結構損傷識別”（50378041）的資助下，發(fā)展了一種將模態(tài)參數(shù)敏感性理論與遺傳算法相結合識別多高層建筑結構損傷的新方法。論文以多高層建筑結構模型為基礎，利用波傳播理論得到了模態(tài)參數(shù)（頻率、振型、振型斜

2、率及曲率）變化對各層柔度變化的敏感系數(shù)公式，分析了模態(tài)參數(shù)敏感系數(shù)的變化規(guī)律，探討了不同模態(tài)參數(shù)敏感性的共性及不同。隨后，利用模態(tài)參數(shù)敏感方程將多高層結構損傷識別轉化為數(shù)學優(yōu)化問題，運用遺傳算法進行優(yōu)化求解，分別識別了10層、20層剪切型結構和實驗室三層框架結構的各種損傷。提出了先利用模態(tài)參數(shù)敏感性預測大致?lián)p傷位置，再利用結構頻率測量值的變化進一步識別損傷大小的“兩步法”，并用20層剪切型結構的數(shù)值結果及三層框架結構的試驗結果驗證了該方

3、法的可行性。論文同時比較了遺傳算法與最小二乘法對各種損傷工況的優(yōu)化計算結果，討論了遺傳算法的收斂性，并探討了各種遺傳參數(shù)及遺傳策略對其性質(zhì)的影響。最后，分析了所提出方法的不足，并對結構損傷識別研究的進一步發(fā)展進行了展望。數(shù)值和試驗結果表明，論文提出的方法對文中不同結構模型的損傷識別都是成功的；與最小二乘法相比，遺傳算法作為一種自適應進化算法，具有更好的魯棒性和強大的全局搜索能力，更適用于存在多局部最優(yōu)點的結構損傷識別問題，算法的設計是決