大跨度空間網格結構損傷識別的數值模擬及試驗研究.pdf

1、大跨度空間網格結構因跨度大、自重輕、綜合經濟技術指標好等優(yōu)點而受到人們的歡迎，被廣泛應用于體育館、展覽館、候車廳等各類建筑。然而，大跨度空間網格結構的構造和受力比較復雜，再加上環(huán)境腐蝕、材料老化、疲勞效應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產損失。為了避免此類損失，就必須對大跨度空間網格結構進行健康監(jiān)測，而健康監(jiān)測的核心則是損傷識別。本文采用基于時間序列分析和神經網絡的大跨度空間網格結構損傷識別方法，以一個凱

2、威特型單層球面網殼為例，對結構的損傷工況以及損傷位置進行識別，具體研究內容如下:
　　(1)根據目前國內外結構損傷識別研究現(xiàn)狀，對常用的結構損傷識別方法進行總結歸納，并指出它們各自的優(yōu)缺點。
　　(2)對基于時間序列分析與神經網絡的大跨度空間網格結構損傷識別方法基本路線進行研究。首先，根據AR時間序列模型的系數變化判別結構是否發(fā)生損傷;然后，根據神經網絡法識別結構損傷單元所在位置。該方法只需要結構的加速度時程響應即可對結構損

3、傷進行識別，具有簡便可行、準確度高的特點，且具有較強的容錯性和一定的抗噪聲能力。
　　(3)通過數值模擬，以一個凱威特型單層球面網殼為例，利用基于時間序列分析和神經網絡的大跨度空間網格結構損傷識別方法，對結構進行損傷識別。首先，通過ANSYS有限元分析軟件獲取模型的加速度時程響應并加入5％噪聲信號;然后，建立AR時間序列模型，根據模型系數的變化，判別結構是否發(fā)生損傷;最后，利用神經網絡識別損傷單元的具體位置。模擬結果表明:基于時間

4、序列分析與神經網絡的大跨度空間網格結構損傷識別方法準確、可行且具有一定的抗噪聲能力。
　　(4)采用單點激勵多點響應的試驗方案，對縮尺比例為1∶10的凱威特型球面網殼進行了沖擊響應試驗。用橡膠頭的力錘對網殼模型頂點施加豎直向下的單點激勵，獲得各節(jié)點的豎向加速度響應。考慮到實際工程中傳感器數量有限，根據網殼對稱性以及粒子群算法分析的結果，取其中六個節(jié)點的加速度響應為研究對象，采用基于時間序列分析與神經網絡的大跨度空間網格結構損傷識別