文档介绍：要摘基于振动的结构损伤识别方法在结构康监测领域具有广阔的应用前景,其有效性是以测试的准确性为基础。在测试过程中,传感器布置的位置、数量对监测的结果起着决定性的作用。因此,从提高结构故障预测结果的准确性和可靠性的角度出发,研究如何确定传感器的最佳数目及如何将它们布置在最优位置,具有重要的理论意义和应用价值。本文主要研究了支持故障预测的传感器优化布置方法。首先,分析了三种传统的传感器优化布置方法:第一种是以测得感兴趣模态保持最大线性无关为目标的有效独立法;第二种是以测得的运动能最大为目标的运动能量法;第三种是以模态对结构刚度的灵敏度最小为目标的灵敏度分析法。其次,在分析比较各方法优缺点的基础上,针对传统方法的不足提出基于信息优化的改进算法一有效独立驱动点残差法。改进的传感器优化布置算法是以反映运动能权重的残差系数来修正反映最大线性无关的有效独立法,使传感器布置方案进一步综合优化。最后,以某桥面板结构为数值算例,运用模态保证准则⒕讲钭钚『涂乖肷能最好准则验证了本文所提出方法的有效性。为了进一步验证本文所提出的传感器优化布置方法的有效性和实用性,以杆空间桁架为研究对象进行了仿真模拟和实验验证,通过大型有限元软件立了完整的空间有限元模型,对其进行了模态分析。在取得传感器优化布置计算所需节点的各阶振型位移模态数据后,进而分别采用有效独立法、运动能量法和本文提出的有效独立驱动点残差法进行传感器优化布置,得到三种不同的优化布置方案。最后,用三个优化评价准则对各个传感器优化布置方案进行了分析研究。研究结果表明,通过有效独立驱动点残差法获得的传感器优化布置方案能得到更全面的结构参数信息,在此基础上拟合出来的结构模态更符合有限元数值计算结果,它是一种更有效的传感器优化布置方法。对于支持故障预测的传感器优化布置问题,有效独立驱动点残差法具有更可靠的参考价值和更高的实用意义。关键词:传感器优化布置;信息优化;有效独立驱动点残差法;模态分析;有限元
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盔易垒易卅年丫月岁曰缸加学位论文作者签名:猫筇矽月歹。≯胡年氯缒西北工业大学学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名指导教师签名:西北工业大学学位论文原创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果,不包含本人或其他已申请学位或其他用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表本人学位论文与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。明。
第一章绪论研究背景随着各国经济的发展,长期使用的重大结构越来越多,如水坝、桥梁、电厂、军事设施、高层建筑等,由于其设计水平不同,实用强度不同,存在着寿命与可靠性预测的迫切需求。它们的运行状况不但对人的生命安全有着重大的影响,而且是我国工业化向纵深发展过程中必须要面对和解决的问题。很多现役结构都处于超期、超载服役状态,故障预测成为迫切需要。为了实现结构故障诊断和故障预测的有效性,且经济地对这些重大结构进行维护,结构健康监测仇,已引起各国科研人员的极大兴趣,并成为国内外的研究热点。相对于传统的主要基于可见的破损检测方法来说,“的巨大潜力在于这种方法利用各类传感器实现结构的自动、实时监测。结构健康监测主要内容包括传感器优化布置、损伤识别及寿命预测和维修决策。传感器系统被视为结构健康监测的感知神经系统,它是构造和执行一个有效的结构健康监测系统的关键问题之一。传感器优化布置是一门既有基础理论,又有实际应用背景的综合性技术,也是当今工程结构研究领域的热点之一。本章简要介绍了结构健康监测及传感器优化布置的实际背景、研究现状以及本文的主要研究内容。由于工程结构长期受到环境侵蚀、材料老化、疲