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应用人工神经网络技术的大型斜拉桥子结构损伤识别研究 总被引：12，自引：0，他引：12
本文应用人工神经网络技术对大型斜拉桥结构进行了子结构损伤识别研究。文中首先介绍了子结构损伤识别的基本方法，然后应用自组织竞争神经网络建立了对于大型桥梁结构识别子结构损伤情况的子结构损伤识别方法，并且应用BP网络进一步建立了大型桥梁结构各子结构内部的损伤位置和损伤程度的识别方法，数值模拟了一大跨度斜拉桥子结构损伤以及子结构内部损伤的识别过程，最后得出结论：(1)基于自组织竞争网络的子结构损伤识别方法能迅速准确地识别大型结构的损伤情况；(2)基于BP网络所建立的结构损伤识别方法，能对子结构中结构损伤的位置和程度进行进一步的识别；(3)基于人工神经网络技术的结构损伤识别方法是大型土木工程结构损伤识别的有效方法，可在工程结构损伤识别中广泛应用。 相似文献
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为了提高土木工程结构损伤识别的可靠性和有效性,本文提出一种基于结构动态响应统计特征的损伤指标,并对其可行性进行研究。文中首先在结构随机振动理论基础上推导出结构动态响应（包括位移、速度和加速度）的统计特征（包括均值和方差）与结构损伤位置和损伤程度之间的关系;然后通过敏感性分析确定以结构位移的方差作为结构损伤识别的损伤指标;最后,数值模拟-六层钢筋混凝土框架结构在白噪声激励下的动态响应,观察在不同损伤位置和损伤程度下结构动态位移方差的变化,从而对选择结构位移的方差作为损伤指标的可行性进行评估。研究得出结论,使用结构动态响应的统计特征作为土木工程结构损伤识别的损伤指标是可行的。 相似文献
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《世界地震工程》2015,(4)
在输入激励信息未知、仅已知部分测试自由度的动力响应信息的条件下,基于广义复合反演算法,开展了结构损伤识别的研究。将衰减记忆滤波技术引入到扩展卡尔曼滤波算法,构建了衰减记忆扩展卡尔曼滤波算法以削弱滤波的发散现象。考虑了复合反演算法(须知各自由度的动力响应)和衰减记忆扩展卡尔曼滤波算法(须知输入信息)的局限性,借助子结构技术,建立了结构物理参数时域识别的广义复合反演算法。利用单元刚度变化率来判定损伤的程度和位置,建立了基于广义复合反演算法的结构损伤识别及地震动反演的三阶段法。以一个6层框架结构为例进行了结构损伤识别数值模拟研究。结果表明,在噪声存在的情况下,三阶段法能够准确确定损伤位置和损伤程度,且地震动反演时程与真实时程吻合较好,验证了三阶段法在结构损伤识别及地震动反演中的有效性。 相似文献
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基于BP神经网络的空间索杆结构节点损伤识别研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对某实际空间索杆结构的节点损伤现象,采用BP神经网络与基于振动的损伤识别两步法对其进行了识别研究,即首先确定可能发生节点损伤的子区域,在此基础上利用对应子区域的子网络识别出具体的损伤位置和程度。识别过程中采用两个杆单元模拟发生节点损伤的杆件,用抗弯刚度降低的端部短杆单元模拟节点损伤。研究表明,虽然空间索杆结构的动力性能较为复杂,但基于结构固有频率和模态位移的组合指标对节点损伤仍较为敏感,利用它们进行节点损伤识别是有效的。 相似文献
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目前对结构进行损伤识别的方法大多基于结构振动信号的变化而进行，不同振动信号在不同环境下的损伤识别能力各不相同。为验证振动信号在随机环境下的的识别效果，以随机振动理论为基础，针对非线性结构的损伤识别问题，提出了利用结构峰值位移均值进行损伤识别的新方法。该方法不需要结构损伤前的模态参数。通过对两种不同类型非线性结构的数值模拟分析，对该方法进行了验证。结果表明，该方法能够有效识别结构的单处损伤、多处损伤以及损伤程度，充分显示了该指标检测损伤的准确性和敏感性。 相似文献
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对工程结构进行损伤识别与检测,可以发现结构损伤位置,评估损伤程度,为结构加固与修复提供依据,从而保证工程结构正常运行,进而保护人们生命财产安全,因此结构损伤识别方法研究一直是土木工程领域重要研究课题。结构损伤识别方法总体上分为确定性方法和不确定性方法,相比于确定性方法,不确定性方法考虑了识别过程中不确定因素的影响,成为目前损伤识别领域的研究热点。本文回顾了确定性方法和不确定性方法发展历程,阐述了几种常见的损伤识别方法及其优缺点,并根据国内外研究现状对结构损伤识别方法发展进行了展望,可供损伤识别方法研究与应用参考。 相似文献
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为高效准确识别桥梁结构损伤,将深度学习与结构动力特性相结合,提出基于双层深度置信网络的桥梁结构损伤识别方法。首先取结构前3阶竖向振动频率和跨中节点前3阶竖向振动模态位移为参数,将其共同作为首层深度置信网络(DBN)的输入数据对结构的损伤位置进行识别;然后以1阶竖向振动的模态位移差作为参数,基于二层DBN对结构损伤程度进行预测;最后以郑许市域铁路桥梁为例进行验证。计算结果显示,当不考虑误差时,基于双层深度置信网络的结构损伤方法进行识别且结果精确;当噪声程度不超过10%时,定位识别结果准确率达100%;当噪声程度不超过15%时,定量识别结果最大绝对误差限不超过1.15%,识别结果准确;与传统的BP神经网络方法相比,本方法识别精度更高,抗噪性更强。 相似文献
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针对网格结构中杆件数量众多,但节点数总是远远小于杆件数的特点,损伤识别中采用了基于BP神经网络技术和面向节点的损伤初步定位方法的网格结构损伤识别的三步法。对双层柱面网壳结构模型在不同杆件去掉时的四种损伤情况下的振动特性进行了实测,并以实测低阶模态的频率变化率和少数测点的振型分量作为神经网络输入参数,对模型的各种损伤情况进行了识别。结果表明,所用的方法可以精简神经网络的结构,并提高其模式识别的能力。该方法可用于对大型复杂结构的损伤识别。 相似文献
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本文针对输电塔结构的损伤特点,提出了基于统计过程控制理论和小波包分析实现输电塔结构损伤预警的方法。首先将振动测试信号进行小波包分解,然后以小波包系数节点能量作为识别损伤的特征向量建立相应的损伤因子,通过统计过程控制理论计算其单侧置信上限,实现输电塔结构的损伤预警。为了证明该方法,对一个三层输电塔结构模型进行了试验研究,结果表明该方法能够有效地识别损伤的发生。 相似文献
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战后遗留的数百万颗地雷在许多国家带来了严重的人道主义问题.其中防布兵地雷因为其体积小金属含量低,一旦被埋在地下将很难被发现,所以目前迫切需要研究和发展新颖的探测技术来消除目前国际社会十分关注的探雷问题.而高敏感度、高可靠度和低花费是对探测技术的基本要求.当前正在使用和发展的探测技术包括地球物理探测技术和非地球物理探测技术两大类.地球物理探测技术中,正在使用和有发展前景的探测技术主要包括:低频电磁感应、红外成像、核四极矩共振和探地雷达等技术.本文将主要介绍以上几种探测技术的原理、现状,并总结它们各自的优缺点.研究表明将几种探测技术有机地结合于一体的复合探雷器是解决地雷探测问题的一个不错的选择和当前发展的一个趋势. 相似文献
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Andrea Meoni Antonella D'Alessandro Nicola Cavalagli Massimiliano Gioffré Filippo Ubertini 《地震工程与结构动力学》2019,48(8):910-928
The seismic behavior of unreinforced masonry buildings is typically characterized by premature brittle collapse mechanisms that can cause serious consequences for the protection of human lives and for the preservation of historical and cultural heritage. Structural health monitoring can be a powerful tool enabling a quick post-earthquake assessment of the structure's performance, but its applications are still scarce as a consequence of the severe limitations affecting off-the-shelf sensing technologies, in terms of local nature of the measurements, costs, as well as long-term behavior, installation, and maintenance. To overcome some of these limitations, the authors have recently proposed a new sensing technology, called “smart brick,” that is a durable clay brick doped with stainless steel microfibers, working as a smart strain sensor for masonry buildings. This paper presents the first full-scale application of smart bricks, used for detecting and localizing progressive earthquake-induced damage in an unreinforced masonry building subjected to shaking table tests. Smart bricks are employed to detect changes in load paths on masonry walls, comparing strain measurements acquired after each step of the seismic sequence with those referring to the undamaged structure. Experimental results are interpreted using a 3D finite element model built to reproduce the shaking table tests. Overall, the results demonstrate that the smart bricks can effectively reveal local permanent changes in structural conditions following a progressive damage, therefore being apt for earthquake-induced damage detection and localization. 相似文献
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The objective of this paper is to provide an analytical basis for the quantitative evaluation of damage to a reinforced concrete
structure based on the vibration data obtained by using the damage detection technique. A partial reinforced concrete system
of a weak beam/strong column moment frame is chosen as an example. A pushover analysis is carried out in order to numerically
examine both the story shear-relative displacement characteristics and the associated damage level. In the analysis, a two
dimensional nonlinear finite element analysis is employed considering several constitutive models. As a result, the degradation
of the stiffness at the damaged story is characterized in association with the story relative displacement. It is also pointed
out that the rotation angle of the column-base is highly correlated with the story relative displacement. Based on the analytical
findings, quantitative approaches for a structural health monitoring system are suggested considering both the current sensor
technologies and those available in the future.
Supported by: Ministry of Education, Science, Sports and Culture, Grant-in-Aid for Scientific Research (Base Research (c)
(1), Research No. 14550555) 相似文献
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结构健康监测的一个重要目的是实现结构损伤识别与定位,文章将结构监测数据的时间序列模型与机器学习中的核岭回归相结合,提出了一种新的结构损伤定位方法.先定义结构损伤识别矩阵,推导出结构损伤系数向量与损伤结构和未损伤结构的自回归系数向量差值的关联关系,结构的损伤识别矩阵可以通过机器学习中的核岭回归算法获得.对比其他回归算法,核岭回归的正则化、核函数特性可以大幅提高模型的拟合性能与泛化性能,更好地应用于结构损伤识别.然后通过一混凝土框架数值模型对该方法进行验证.结果表明该方法对结构的单损伤、多损伤均可进行有效识别,准确率较高. 相似文献
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SAR影像建筑物震害检测方法研究综述 总被引：1，自引：1，他引：0
合成孔径雷达(SAR)凭借其全天候、全天时的优势,在震后灾情信息的快速获取以及灾情评估上发挥着越来越重要的作用。本文分析了建筑物在SAR影像上的成像特征及不同震害等级的建筑物在SAR影像上的特点,总结了利用SAR技术进行建筑物震害检测的方法,并将其归纳为目视解译、震前震后变化检测、震后单幅影像的震害检测方法。同时分析了这些方法的特点,并对SAR建筑物震害检测方法进行了展望。 相似文献
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综合地球物理技术在采空区的探测中发挥了重要作用.目前通常采用单方法反演、仅对不同方法反演结果进行对比解释的综合勘探方式,单方法反演的多解性严重降低了其探测精度.如何提高采空区的探测精度,对采空区进行有效探测一直被认为是地球物理技术面临的首要难题.为了提高地震与电法技术的探测精度,基于交叉梯度联合反演理论,设计了地震初至折射走时数据和高密度电法数据的联合反演算法流程,对采空区理论模型和野外实际数据进行了联合反演处理.结果发现通过两者的联合反演,不仅可以提高采空区电阻率反演模型的成像效果,而且能够获得地震单方法反演难以成像的采空区低速异常体,从而提高了地震与电法技术对采空区的探测精度.表明地震与电法探测数据联合反演是一种提高采空区探测精度的有效方法. 相似文献
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特高压变压器套管具有较高的地震易损性,为研究其在地震过程中出现结构损伤的识别问题,基于改进的希尔伯特黄变换算法提出一种利用设备加速度响应信号进行实时损伤识别的方法. 采用高通滤波以及集合经验模态分解提取信号的异常高频成分;然后将其作为损伤特征,定义高频能量比用于损伤定位;最后通过数值算例模拟不同损伤工况下结构的地震响应,验证所提损伤识别方法的准确性.研究表明,地震过程中结构突发损伤会使加速度响应信号中产生瞬时高频成分;信号中瞬时高频成分的能量大小与采集点到损伤位置的距离有关,距离越近瞬时高频成分的能量量级越大.所提方法仅需结构的加速度响应作为算法输入即可实现损伤判定和损伤定位,数据需求简单. 相似文献
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Evaggelos Ntotsios Costas Papadimitriou Panagiotis Panetsos Grigorios Karaiskos Kyriakos Perros Philip C. Perdikaris 《Bulletin of Earthquake Engineering》2009,7(2):469-483
A bridge health monitoring system is presented based on vibration measurements collected from a network of acceleration sensors.
Sophisticated structural identification methods, combining information from the sensor network with the theoretical information
built into a finite element model for simulating bridge behavior, are incorporated into the system in order to monitor structural
condition, track structural changes and identify the location, type and extent of damage. This work starts with a brief overview
of the modal and model identification algorithms and software incorporated into the monitoring system and then presents details
on a Bayesian inference framework for the identification of the location and the severity of damage using measured modal characteristics.
The methodology for damage detection combines the information contained in a set of measurement modal data with the information
provided by a family of competitive, parameterized, finite element model classes simulating plausible damage scenarios in
the structure. The effectiveness of the damage detection algorithm is demonstrated and validated using simulated modal data
from an instrumented R/C bridge of the Egnatia Odos motorway, as well as using experimental vibration data from a laboratory
small-scaled bridge section. 相似文献