一種基于嶺估計(jì)和l曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)模態(tài)應(yīng)變能的靈敏度建立基于模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷方程；然后根據(jù)Tikhonov正則化原理，確定嶺估計(jì)的基本估計(jì)準(zhǔn)則；再利用L曲線法確定嶺估計(jì)的最優(yōu)嶺參數(shù)，基于最優(yōu)嶺參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)損傷方程的基本解，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，即可得到損傷單元的損傷系數(shù)，從而識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷。本發(fā)明采用嶺估計(jì)可以大大降低病態(tài)問(wèn)題對(duì)損傷識(shí)別的影響，采用L曲線法確定了近似最優(yōu)的嶺參數(shù)，同時(shí)提出了嶺估計(jì)的修正策略，從而獲得更優(yōu)的損傷估計(jì)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別，特別涉及一種基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，屬于結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]工程結(jié)構(gòu)在投入使用后，由于環(huán)境的作用，常會(huì)產(chǎn)生各種損傷。結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重?fù)p傷會(huì)引起建筑物的倒塌或者失效，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員的生命安全。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的識(shí)別研究一直是國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。利用損傷前后動(dòng)力特性的改變，建立相應(yīng)的損傷方程，從而求解出損傷系數(shù)是較為有效的方法，根據(jù)損傷系數(shù)即可判斷結(jié)構(gòu)的損傷程度。但是，在工程實(shí)際中，測(cè)試數(shù)據(jù)不可避免的會(huì)受到測(cè)量噪聲、環(huán)境因素等的干擾，常會(huì)使損傷方程產(chǎn)生病態(tài)問(wèn)題，從而給直接求解帶來(lái)困難，造成損傷的解極不穩(wěn)定，與真實(shí)值相差較遠(yuǎn)。這樣，損傷方程組的求解和精度成為問(wèn)題的癥結(jié)。采用截?cái)嗥娈愔捣纸馑惴?TSVD)能夠減少方程的參數(shù)空間，使損傷方程組變得數(shù)值穩(wěn)定。但是，該方法需要人為的選擇截?cái)嗾`差或者截?cái)嗨?，不同的截?cái)嗾`差或截?cái)嗨綍?huì)產(chǎn)生不同的識(shí)別結(jié)果，故選擇恰當(dāng)?shù)慕財(cái)嗾`差或者截?cái)嗨經(jīng)Q定了方程求解的精度。而結(jié)構(gòu)的改變，甚至同一結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐植煌?，都?huì)影響截?cái)嗾`差或者截?cái)嗨降倪x取，從而帶來(lái)不同的識(shí)別結(jié)果。
[0003]總之，現(xiàn)有的基于應(yīng)變能靈敏度的損傷識(shí)別技術(shù)存在兩種缺陷:
[0004]I)直接求逆的應(yīng)變能靈敏度損傷方程求解方法難于處理病態(tài)損傷問(wèn)題；
[0005]2)當(dāng)采用單純的截?cái)嗥娈愔捣纸馑惴ㄌ幚響?yīng)變能靈敏度損傷方程問(wèn)題時(shí)，難于確定恰當(dāng)?shù)慕財(cái)嗾`差，從而容易造成識(shí)別精度欠佳的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以大大降低病態(tài)問(wèn)題對(duì)損傷識(shí)別的影響、從而提高損傷識(shí)別精度的基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，步驟如下，
[0009]I)首先根據(jù)結(jié)構(gòu)模態(tài)應(yīng)變能的靈敏度建立基于模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷方程;
[0010]2)然后根據(jù)Tikhonov正則化原理，確定采用嶺估計(jì)法求解結(jié)構(gòu)損傷方程時(shí)嶺估計(jì)的基本估計(jì)準(zhǔn)則；
[0011]3)再利用L曲線法確定嶺估計(jì)的最優(yōu)嶺參數(shù)，基于最優(yōu)嶺參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)損傷方程的基本解，該基本解即為結(jié)構(gòu)損傷估計(jì)值，從而識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷。
[0012]在第3)步獲得結(jié)構(gòu)損傷方程的基本解后根據(jù)無(wú)損單元估計(jì)值的偏移量來(lái)確定修正的幅值，再結(jié)合嶺估計(jì)的范數(shù)特性，對(duì)損傷單元的損傷系數(shù)進(jìn)行修正。本發(fā)明中基本解、損傷估計(jì)值和損傷系數(shù)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)概念，基本解是從方程角度而言，損傷估計(jì)值是從嶺估計(jì)角度而言，在本方法中實(shí)際上都是指損傷系數(shù)。
[0013]其中，第I)步建立基于模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷方程具體過(guò)程如下，
[0014]第j個(gè)單元和第r階模態(tài)的模態(tài)應(yīng)變能
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其特征在于:步驟如下， O首先根據(jù)結(jié)構(gòu)模態(tài)應(yīng)變能的靈敏度建立基于模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷方程； 2)然后根據(jù)Tikhonov正則化原理，確定采用嶺估計(jì)法求解結(jié)構(gòu)損傷方程時(shí)嶺估計(jì)的基本估計(jì)準(zhǔn)則； 3)再利用L曲線法確定嶺估計(jì)的最優(yōu)嶺參數(shù)，基于最優(yōu)嶺參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)損傷方程的基本解，該基本解即為結(jié)構(gòu)損傷估計(jì)值，從而識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其特征在于:在第3)步獲得結(jié)構(gòu)損傷方程的基本解后根據(jù)無(wú)損單元估計(jì)值的偏移量來(lái)確定修正的幅值，再結(jié)合嶺估計(jì)的范數(shù)特性，對(duì)損傷單元的損傷系數(shù)進(jìn)行修正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其特征在于:第I)步建立基于模態(tài)應(yīng)變能靈敏度的結(jié)構(gòu)損傷方程具體過(guò)程如下， 第j個(gè)單元和第r階模態(tài)的模態(tài)應(yīng)變能
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其特征在于:第2)步對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)損傷方程嶺估計(jì)的基本估計(jì)準(zhǔn)則為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其特征在于:第3)步利用L曲線法確定嶺估計(jì)的最優(yōu)嶺參數(shù)方法為， 令
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于嶺估計(jì)和L曲線法的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其特征在于:對(duì)損傷單元的損傷系數(shù)進(jìn)行修正的修正公式如下
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103902834SQ201410147795
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】郭惠勇 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)