大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)因跨度大、自重輕、綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)好等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的歡迎，被廣泛應(yīng)用于體育館、展覽館、候車廳等各類建筑。然而，大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和受力比較復(fù)雜，再加上環(huán)境腐蝕、材料老化、疲勞效應(yīng)和地基不均勻沉降等因素的影響，很容易發(fā)生損傷并可能造成重大生命財(cái)產(chǎn)損失。為了避免此類損失，就必須對大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測，而健康監(jiān)測的核心則是損傷識(shí)別。本文采用基于時(shí)間序列分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，以一個(gè)凱

2、威特型單層球面網(wǎng)殼為例，對結(jié)構(gòu)的損傷工況以及損傷位置進(jìn)行識(shí)別，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)目前國內(nèi)外結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究現(xiàn)狀，對常用的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法進(jìn)行總結(jié)歸納，并指出它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　(2)對基于時(shí)間序列分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法基本路線進(jìn)行研究。首先，根據(jù)AR時(shí)間序列模型的系數(shù)變化判別結(jié)構(gòu)是否發(fā)生損傷;然后，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷單元所在位置。該方法只需要結(jié)構(gòu)的加速度時(shí)程響應(yīng)即可對結(jié)構(gòu)損

3、傷進(jìn)行識(shí)別，具有簡便可行、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，且具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性和一定的抗噪聲能力。
　　(3)通過數(shù)值模擬，以一個(gè)凱威特型單層球面網(wǎng)殼為例，利用基于時(shí)間序列分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別。首先，通過ANSYS有限元分析軟件獲取模型的加速度時(shí)程響應(yīng)并加入5％噪聲信號(hào);然后，建立AR時(shí)間序列模型，根據(jù)模型系數(shù)的變化，判別結(jié)構(gòu)是否發(fā)生損傷;最后，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別損傷單元的具體位置。模擬結(jié)果表明:基于時(shí)間

4、序列分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法準(zhǔn)確、可行且具有一定的抗噪聲能力。
　　(4)采用單點(diǎn)激勵(lì)多點(diǎn)響應(yīng)的試驗(yàn)方案，對縮尺比例為1∶10的凱威特型球面網(wǎng)殼進(jìn)行了沖擊響應(yīng)試驗(yàn)。用橡膠頭的力錘對網(wǎng)殼模型頂點(diǎn)施加豎直向下的單點(diǎn)激勵(lì)，獲得各節(jié)點(diǎn)的豎向加速度響應(yīng)?？紤]到實(shí)際工程中傳感器數(shù)量有限，根據(jù)網(wǎng)殼對稱性以及粒子群算法分析的結(jié)果，取其中六個(gè)節(jié)點(diǎn)的加速度響應(yīng)為研究對象，采用基于時(shí)間序列分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別