時(shí)變非線性結(jié)構(gòu)兩階段損傷識(shí)別研究

吳思瑤

(福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院，福建 福州 350108)

時(shí)變非線性結(jié)構(gòu)兩階段損傷識(shí)別研究

吳思瑤

(福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院，福建 福州 350108)

采用Bouc-Wen模型模擬結(jié)構(gòu)的非線性，提出了一種兩階段損傷識(shí)別策略，用來檢測(cè)時(shí)變非線性結(jié)構(gòu)在剛度突變情況下的損傷狀況。第一階段，利用小波-獨(dú)立分量分析(WT-ICA)技術(shù)進(jìn)行突變點(diǎn)識(shí)別，從而確定損傷發(fā)生的時(shí)刻并初步定位損傷；第二階段，采用結(jié)合Bouc-Wen模型的改進(jìn)多粒子群協(xié)同優(yōu)化算法(IMPSCO)進(jìn)行分時(shí)段參數(shù)辨識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)損傷的精確定位和損傷程度確定。通過一個(gè)數(shù)值算例對(duì)所提方法的可行性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，該方法能夠較好地應(yīng)用于時(shí)變非線性結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)估，并且能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出結(jié)構(gòu)的非線性特征。

損傷識(shí)別；Bouc-Wen模型；小波奇異性分析；獨(dú)立分量分析；粒子群優(yōu)化

目前，基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究[1]主要圍繞的是時(shí)不變線性結(jié)構(gòu)，但實(shí)際的土木工程結(jié)構(gòu)通常是時(shí)變非線性的，即結(jié)構(gòu)特性(包括質(zhì)量、剛度、阻尼等)會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化且具有一定程度的非線性特征。因此，如何基于結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)這類結(jié)構(gòu)的損傷情況進(jìn)行快速、準(zhǔn)確識(shí)別至關(guān)重要。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究并提出了一些方法。Yang和Lin[2]提出了一種基于最小二乘法的自適應(yīng)追蹤方法，對(duì)參數(shù)緩慢變化和突變的情況均能夠獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，但該方法必須初始化自適應(yīng)因子。對(duì)此，尹強(qiáng)和周麗[3]通過引入遺傳算法提出了一種改進(jìn)方法，但該方法一般需要通過對(duì)加速度積分來獲取速度和位移響應(yīng)數(shù)據(jù)。……