泄流結(jié)構(gòu)損傷診斷的數(shù)據(jù)級(jí)與特征級(jí)融合方法研究.pdf

1、近年來，高水頭、大流量的水工泄流結(jié)構(gòu)的安全問題在水利界受到廣泛關(guān)注。在泄流結(jié)構(gòu)服役過程中，其長期受到水流荷載作用，隨之誘發(fā)的振動(dòng)問題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的病害或損傷，情況嚴(yán)重的甚至影響水利樞紐的正常運(yùn)行?；诙嘣葱畔⑷诤霞夹g(shù)的泄流結(jié)構(gòu)性態(tài)監(jiān)測與損傷識(shí)別體系的建立，不僅能夠全面系統(tǒng)地監(jiān)測泄流結(jié)構(gòu)的災(zāi)變演化，更有利于保障大壩的安全運(yùn)行。在基于信息融合技術(shù)的水工泄流結(jié)構(gòu)損傷診斷領(lǐng)域，數(shù)據(jù)級(jí)融合是將多個(gè)同類型傳感器的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，按一定準(zhǔn)則，融

2、合為一個(gè)更加全面、準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性（頻率）的信號(hào)，為泄流結(jié)構(gòu)損傷敏感特征量的提取奠定基礎(chǔ)；特征級(jí)融主要針對(duì)結(jié)構(gòu)多個(gè)不同類型的損傷敏感特征量，在特征級(jí)層面進(jìn)行融合，獲得對(duì)同一損傷的一致性描述，實(shí)現(xiàn)對(duì)泄流結(jié)構(gòu)實(shí)際健康狀態(tài)的評(píng)估。目前有關(guān)泄流結(jié)構(gòu)損傷診斷的信息融合方法研究不多，為此，本文主要開展以下兩個(gè)方面的研究工作：
　　（一）泄流結(jié)構(gòu)多傳感器振動(dòng)信號(hào)的數(shù)據(jù)級(jí)信息融合方法研究。針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)級(jí)融合方法對(duì)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)相似度要求高，且具

3、有融合系數(shù)固定的缺陷，以及在高拱壩結(jié)構(gòu)泄洪振動(dòng)測試中，傳感器測試精度受環(huán)境噪聲及測點(diǎn)布置影響等問題，本文提出了基于改進(jìn)方差貢獻(xiàn)率的高拱壩多傳感器振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)級(jí)融合方法，該方法通過定義各測點(diǎn)不同時(shí)刻信號(hào)相對(duì)于該測點(diǎn)信號(hào)振動(dòng)總能量的百分比進(jìn)行修正，使各測點(diǎn)的融合系數(shù)在動(dòng)態(tài)分配時(shí)保持在同一能量水平。并結(jié)合某拱壩數(shù)值模擬試驗(yàn)和二灘高拱壩原型工程實(shí)例，驗(yàn)證了該算法在實(shí)際工程中的可行性；與相關(guān)函數(shù)的融合算法進(jìn)行對(duì)比分析，該方法在高拱壩振動(dòng)測試的信息

4、提取上有明顯的優(yōu)勢，且具有更好的動(dòng)態(tài)融合性和適用性。
　?。ǘ┬沽鹘Y(jié)構(gòu)損傷診斷的特征級(jí)信息融合方法研究。以水工弧形閘門主框架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，采用基于柔度靈敏度動(dòng)力損傷識(shí)別方法，分別對(duì)其單位置、非對(duì)稱位置和對(duì)稱位置單元三種損傷工況進(jìn)行識(shí)別，發(fā)現(xiàn)該方法在識(shí)別對(duì)稱結(jié)構(gòu)非對(duì)稱位置單元損傷情況下，存在單元誤判和損傷程度識(shí)別偏差較大的缺陷；采用基于應(yīng)變改變率的靜力損傷識(shí)別方法，其損傷程度的識(shí)別效果依舊不好。本文分別利用D-S證據(jù)理論、Bay