利用粒子群算法的传感器优化布置及结构损伤识别研究 被引量：29

1

作者 赵建华 张陵 孙清 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期79-85,共7页

为了合理布置结构健康监测系统中传感器的位置及满足结构损伤识别的要求,提出了一种基于改进粒子群算法的传感器优化布置方法。首先以模态保证准则(MAC)矩阵的最大非对角元极小化为目标,构造出满足优化条件的适应度函数,并采用改进的粒... 为了合理布置结构健康监测系统中传感器的位置及满足结构损伤识别的要求,提出了一种基于改进粒子群算法的传感器优化布置方法。首先以模态保证准则(MAC)矩阵的最大非对角元极小化为目标,构造出满足优化条件的适应度函数,并采用改进的粒子群算法搜索出传感器的最佳布设位置;其次,利用振型扩充技术把有限测点的测量模态数据扩充为完整自由度模态数据,并利用所提损伤识别方法进行结构损伤识别;最后,通过一个二维平面桁架结构算例对所提方法进行有效性验证。数值结果表明,所提传感器布设方法能够高效地搜索出给定数目的传感器优化位置,且利用其优化结果能够准确地识别出结构的损伤位置和程度。 展开更多

关键词 传感器优化布置 结构损伤识别 粒子群优化算法 振型扩充 模态保证准则

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基于能量系数-有效独立法的桥梁结构传感器优化布置 被引量：27

2

作者 杨雅勋 郝宪武 孙磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期119-123,134,共6页

为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,以简支钢桁架梁桥为研究对象,以反映节点自由度模态应变能的系数来修正反映最大线性无关的有效独立法,提出了基于能量系数-有效独立法的传感器优化布置算法,使传感器布置方案进一步优... 为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,以简支钢桁架梁桥为研究对象,以反映节点自由度模态应变能的系数来修正反映最大线性无关的有效独立法,提出了基于能量系数-有效独立法的传感器优化布置算法,使传感器布置方案进一步优化。实例分析表明,采用该方法所得的传感器布置方案用多种准则进行评价的结果都较好,既能保证测量振型向量的正交性,又能保证扩阶振型的准确性,并且有较强的抗噪声性能,是一种适合桥梁结构的较为理想的传感器优化布置算法。 展开更多

关键词 桥梁工程 传感器优化布置 能量系数-有效独立法 模态应变能 模态保证准则

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三跨斜交T梁动力特性分析 被引量：23

3

作者 夏樟华 宗周红 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期147-150,共4页

以107国道深圳元朗斜交桥为背景,首先对全桥进行环境振动测试,利用频域中的峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)识别出三跨斜交T梁桥的频率、振型和阻尼比;利用ANSYS软件建立了全桥三维有限元模型,进行理论模态分析并和实测结果... 以107国道深圳元朗斜交桥为背景,首先对全桥进行环境振动测试,利用频域中的峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)识别出三跨斜交T梁桥的频率、振型和阻尼比;利用ANSYS软件建立了全桥三维有限元模型,进行理论模态分析并和实测结果进行比较,并进一步分析了不同斜交角时动力特性的差异,探讨了此类斜交桥的动力特性。 展开更多

关键词 斜交T梁桥 环境振动试验 动力特性分析 模态参数 模态保证准则

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损伤检测中的传感器优化布置方法研究 被引量：19

4

作者 吴子燕 代凤娟 +1 位作者 宋静 吴丹 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期503-507,共5页

探讨了2种基于数据信息最大化准则的传统传感器优化布置方法:基于Fisher信息阵行列式值最大的有效独立法(EFI)和基于模态应变能最大的运动能量法(KEM)。针对它们的不足提出一种新的传感器优化布置方法——有效独立-驱动点残差法(EFI-DPR... 探讨了2种基于数据信息最大化准则的传统传感器优化布置方法:基于Fisher信息阵行列式值最大的有效独立法(EFI)和基于模态应变能最大的运动能量法(KEM)。针对它们的不足提出一种新的传感器优化布置方法——有效独立-驱动点残差法(EFI-DPR)。运用均方差最小准则、抗噪性能最好准则和模态保证准则来评价各种优化布置方法的优劣。数值分析表明:有效独立-驱动点残差法是3种优化方法中最好的方法。 展开更多

关键词 传感器优化布置 有效独立-驱动点残差 模态保证准则

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基于改进布谷鸟搜索算法的架桥机结构损伤识别 被引量：22

5

作者 王利英 杨绍普 赵卫国 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期168-173,共6页

针对架桥机结构损伤的特点及布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢、缺乏活力等问题,从动态发现概率、步长和莱维飞行三个方面对布谷鸟搜索算法进行了改进.以TLJ900型架桥机的主梁为研究对象,针对裂纹损伤,以固有频率和模态保证准则作为损伤检... 针对架桥机结构损伤的特点及布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢、缺乏活力等问题,从动态发现概率、步长和莱维飞行三个方面对布谷鸟搜索算法进行了改进.以TLJ900型架桥机的主梁为研究对象,针对裂纹损伤,以固有频率和模态保证准则作为损伤检测的指标,用改进后的布谷鸟搜索算法对架桥机的结构进行了损伤识别.仿真结果表明:与其他智能优化算法相比,改进算法的收敛速度和全局寻优能力有明显的提升,能更准确的判断出架桥机结构损伤的位置和程度,故障识别精度更高. 展开更多

关键词 桥涵工程 架桥机 模态保证准则 裂纹损伤 布谷鸟搜索算法

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面向结构健康监测的传感器数量及位置优化研究 被引量：20

6

作者 何浩祥 闫维明 张爱林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期131-134,共4页

在能够反映结构特性的重要位置布置合理数量的传感器不但可以有效地降低结构健康监测成本,还可以提高监测系统处理信息的效率。根据结构系统可观性,分别给出了观测一般结构和重频结构的前若干阶目标模态所需要最少传感器数量的估计方法... 在能够反映结构特性的重要位置布置合理数量的传感器不但可以有效地降低结构健康监测成本,还可以提高监测系统处理信息的效率。根据结构系统可观性,分别给出了观测一般结构和重频结构的前若干阶目标模态所需要最少传感器数量的估计方法。提出一种选用Frobenius范数求最大化Fisher信息矩阵的方法,阐述了求最大化Fisher信息矩阵等价于选取具有最大能量的节点模态向量子集的结论。在此基础上并结合传感器优化布置的多重标准,提出基于节点能量和模态保证准则的传感器优化布置方法。数值算例的结果验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 模态分析 重频 优化布置 模态保证准则 结构健康监测

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基于桥梁健康监测的传感器优化布置研究现状与发展趋势 被引量：17

7

作者 梁鹏 李斌 +2 位作者 王晓光 吴向男 陈文强 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2014年第1期120-129,共10页

从传感器监测项目优化、数量优化和位置优化3个方面综述传感器优化布置的研究现状。重点探讨传感器位置优化,系统介绍了基于模态可观测性和基于损伤可识别性的传感器优化布置准则、布置方法和布置评价准则,对比分析各种布置方法之间的... 从传感器监测项目优化、数量优化和位置优化3个方面综述传感器优化布置的研究现状。重点探讨传感器位置优化,系统介绍了基于模态可观测性和基于损伤可识别性的传感器优化布置准则、布置方法和布置评价准则,对比分析各种布置方法之间的脉络关系、技术演变及其优缺点,最后指出传感器优化布置研究存在的几点不足及其技术发展趋势。 展开更多

关键词 桥梁工程 健康监测 传感器优化布置 模态保证准则 有效独立法

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振动测试中多目标传感器优化配置研究 被引量：14

8

作者 吴子燕 简晓红 +1 位作者 张彬 闫云聚 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期888-892,共5页

在有效独立法(effective independence method,EFI)和运动能量法(kinetic energy method,KEM)的基础上,提出一种新的传感器优化布置方法——有效独立—驱动点残差法(effective independence driving-point residue method,EFI-DPR)。它... 在有效独立法(effective independence method,EFI)和运动能量法(kinetic energy method,KEM)的基础上,提出一种新的传感器优化布置方法——有效独立—驱动点残差法(effective independence driving-point residue method,EFI-DPR)。它以单位刚度的模态应变能作为驱动点残差系数(CDPRi)修正有效独立法(EFI)的传感器布置方案,同时考虑Fisher信息阵行列式值最大及模态应变能最大,可以避免有效独立法和运动能量法的局限性。文中以空间智能桁架结构为算例,运用均方差最小准则、抗噪性能最好准则和模态保证准则评价各种优化布置方法的优劣。数值分析表明,有效独立—驱动点残差法是三种优化方法中最好的方法。 展开更多

关键词 传感器优化配置 FISHER信息阵 模态应变能 有效独立-驱动点残差法 模态保证准则

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基于改进蜂群算法的结构损伤识别 被引量：10

9

作者 丁政豪 刘济科 吕中荣 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期169-173,共5页

人工蜂群算法是一种元启发式算法,具有构架简单、易于操作、鲁棒性较好的特点。本文对原始蜂群算法进行了完善:在食物源的遴选方式上,采取锦标赛机制代替标准算法的轮盘赌机制;在跟随蜂阶段引入局部搜索能力更强的公式来刻画蜜蜂采蜜过... 人工蜂群算法是一种元启发式算法,具有构架简单、易于操作、鲁棒性较好的特点。本文对原始蜂群算法进行了完善:在食物源的遴选方式上,采取锦标赛机制代替标准算法的轮盘赌机制;在跟随蜂阶段引入局部搜索能力更强的公式来刻画蜜蜂采蜜过程。将结构的损伤归结为单元刚度的折损,然后利用频率残差和模态确保准则(MAC)构建问题的目标函数,再使用原始算法和改进的算法求解该非线性优化问题,得到最后识别结果。算例表明,改进算法比原始算法能够更加有效地识别出局部损伤,并且抗噪能力更强。 展开更多

关键词 损伤检测 耦合双梁 改进人工蜂群算法 模态保证准则

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基于有效独立法的传感器优化布置 被引量：6

10

作者 何云 余文柏 《工程建设与设计》 2011年第8期134-136,共3页

为了研究桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,对基于Fisher信息矩阵的有效独立法进行研究。首先对有效独立法进行理论推导。然后以一钢桁架结构为算例,使用有效独立法进行传感器布置,并用模态保证准则对传感器布置效果进行评价。... 为了研究桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,对基于Fisher信息矩阵的有效独立法进行研究。首先对有效独立法进行理论推导。然后以一钢桁架结构为算例,使用有效独立法进行传感器布置,并用模态保证准则对传感器布置效果进行评价。最后结果表明:有效独立法布置传感器尽可能多的保留了结构信息,能够良好的反映出结构特性。 展开更多

关键词 传感器优化布设 有效独立法 模态保证准则 桁架 Fisher信息矩阵

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基于布谷鸟算法的结构损伤识别 被引量：7

11

作者 徐浩杰 刘济科 吕中荣 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期19-22,共4页

布谷鸟算法作为一种模拟布谷鸟寻窝产卵行为提出的优化算法,通过各布谷鸟个体的局部寻优行为,最终在群体中突显全局最优解,具有较好的收敛速度和精度。基于频率残差和模态保证准则(MAC)构建损伤结构的目标函数,并运用布谷鸟算法对结构... 布谷鸟算法作为一种模拟布谷鸟寻窝产卵行为提出的优化算法,通过各布谷鸟个体的局部寻优行为,最终在群体中突显全局最优解,具有较好的收敛速度和精度。基于频率残差和模态保证准则(MAC)构建损伤结构的目标函数,并运用布谷鸟算法对结构进行局部损伤的识别。双跨简支梁及桁架的数值模拟算例表明此方法能有效地检测出结构的局部损伤,对噪声不敏感,具有高效率、高精度等优点,有望应用于实际工程。 展开更多

关键词 损伤检测 布谷鸟算法 模态保证准则 数值模拟

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基于有效独立-总位移法的水工结构振测传感器优化布置 被引量：7

12

作者 张建伟 刘轩然 +2 位作者 赵瑜 毋淦 刘晓亮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期148-153,共6页

为了更好地解决大型水工结构振测传感器优化布置问题,以拉西瓦拱坝为研究对象,针对有效独立法所选测点能量较小的不足,提出基于有效独立-总位移法的传感器优化布置方法。运用模态保证准则、最大奇异值比、Fisher信息矩阵值和总位移幅值... 为了更好地解决大型水工结构振测传感器优化布置问题,以拉西瓦拱坝为研究对象,针对有效独立法所选测点能量较小的不足,提出基于有效独立-总位移法的传感器优化布置方法。运用模态保证准则、最大奇异值比、Fisher信息矩阵值和总位移幅值等评价方法对有效独立法、有效独立-总位移法和距离系数-有效独立法三种方法进行评价。研究表明,有效独立-总位移法可以使所测得的模态之间正交性、可观性更好,提高剩余测点的应变能,是一种有效实用的传感器优化布置方法。 展开更多

关键词 大型水工结构 拱坝 传感器优化布置 有效独立-总位移法 模态保证准则

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改进的布谷鸟算法在结构损伤识别中的应用 被引量：5

13

作者 徐浩杰 刘济科 吕中荣 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期523-528,553,共6页

布谷鸟算法受自然界中布谷鸟寻找鸟窝产卵过程启发而提出,其参数设置简单且效率高。为了平衡布谷鸟算法的求解速度和精度,提高算法的全局搜索能力,本文应用动态步长和锦标赛选择策略对原算法进行性能改进,并将其应用于结构损伤识别。在... 布谷鸟算法受自然界中布谷鸟寻找鸟窝产卵过程启发而提出,其参数设置简单且效率高。为了平衡布谷鸟算法的求解速度和精度,提高算法的全局搜索能力,本文应用动态步长和锦标赛选择策略对原算法进行性能改进,并将其应用于结构损伤识别。在数值模拟中,选取频率等系统参数建立用于结构损伤识别的目标函数。基于改进的算法求解目标函数。最后分析得出结构损伤情况。数值结果显示,改进后算法准确识别损伤单元,并对噪声不敏感;验证了其有效性和实用性,可进一步应用于工程。 展开更多

关键词 结构损伤识别 布谷鸟算法 锦标赛选择策略 动态步长 模态保证准则

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基于FSDD和MAC的复杂工况滚动轴承在线故障诊断方法

14

作者 孙万峰 王禹 +1 位作者 孙宇 武凯 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第1期55-61,共7页

环模制粒机的核心零件需在高温、高湿条件下长时间连续运行,极易发生滚动轴承故障,严重影响生产安全。针对复杂工况下环模制粒机滚动轴承故障无法在线诊断的问题,提出了一种基于频域空间分解(FSDD)和模态保证准则(MAC)的滚动轴承故障在... 环模制粒机的核心零件需在高温、高湿条件下长时间连续运行,极易发生滚动轴承故障,严重影响生产安全。针对复杂工况下环模制粒机滚动轴承故障无法在线诊断的问题,提出了一种基于频域空间分解(FSDD)和模态保证准则(MAC)的滚动轴承故障在线识别方法。首先,对滚动轴承的振动信号进行了在线测量,采集了不同工况下的故障振动数据,并采用均方根(RMS)方法,从不同工况下的振动信号中分析出了振动状况最严重的工况;然后,采用频域空间分解法(FSDD),识别出了其模态频率、阻尼比及振型等模态参数,并利用模态保证准则(MAC)从模态参数中提取出了故障特征频率,达到了损伤判断的目的;最后,以出现故障的K15环模制粒机为例,进行了滚动轴承在线故障诊断的实验。研究结果表明:基于FSDD和MAC的方法,可识别出环模制粒机的故障特征频率为57.83 Hz,故障点为轴承SKF 24024CC/W33的外圈;该方法可实现在复杂工况下滚动轴承故障的有效识别。 展开更多

关键词 轴承故障诊断 频域空间分解 模态保证准则 故障在线识别 均方根 模态参数

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结构健康监测系统中传感器优化布置组合算法 被引量：4

15

作者 路玲玲 王曦 黄晨光 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2012年第1期80-84,51,共6页

在对结构健康监测中的传感器优化布置方法进行调研和总结的基础上,针对薄板、壳结构开展传感器优化布置的研究.提出了一种有效的传感器优化布置组合算法,由模态动能法、模态保证准则、遗传算法组合而成.该方法所得的传感器位置主要位于... 在对结构健康监测中的传感器优化布置方法进行调研和总结的基础上,针对薄板、壳结构开展传感器优化布置的研究.提出了一种有效的传感器优化布置组合算法,由模态动能法、模态保证准则、遗传算法组合而成.该方法所得的传感器位置主要位于动态响应比较大区域,有利于提高信噪比;同时能够有效地保证模态振型的独立性,可以较完整地获得结构模态信息.针对这种组合算法的有效性采用简易机翼模型从数值计算和实验两方面进行了验证. 展开更多

关键词 结构健康监测 传感器优化布置 遗传算法 模态动能法 模态保证准则

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大型结构测点优化与配置 被引量：4

16

作者 戴冠帮 纪国宜 《噪声与振动控制》 CSCD 2015年第6期185-190,206,共7页

对于大型结构测点的优化配置,一般传统的优化算法失效,针对传统优化算法的缺点,对大型结构的模型缩聚做了进一步的完善,并且引入一个反映高阶模态贡献比例的权重系数。由此提出一种基于有效独立法的混合优化算法。该算法不仅引入了对测... 对于大型结构测点的优化配置,一般传统的优化算法失效,针对传统优化算法的缺点,对大型结构的模型缩聚做了进一步的完善,并且引入一个反映高阶模态贡献比例的权重系数。由此提出一种基于有效独立法的混合优化算法。该算法不仅引入了对测量点选择有影响的模态动能系数,有效防止测点分布聚集现象,而且最大可能保证所有模态动能的贡献和较优布置测点具有较大能量的要求。经火箭仿真实例和GARTEUR飞机模态试验验证,该算法保证监测模态的完整性和线性无关性,对大型结构的测点优化与配置具有重大的工程应用价值。 展开更多

关键词 振动与波 测点优化配置 有效独立法 模态保证准则 自由度缩聚 权重系数

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基于混沌人工蜂群算法的结构损伤识别 被引量：4

17

作者 丁政豪 徐浩杰 +1 位作者 刘济科 吕中荣 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期39-42,共4页

人工蜂群算法作为一种模拟蜜蜂采蜜行为提出的优化算法,通过各人工蜂个体的局部寻优行为,最终在群体中使全局最优解突显出来,具有较好的收敛速度,有广泛的工程应用前景。基于人工蜂群算法和MAC(模态保证准则)对强、弱耦合双梁系统进行... 人工蜂群算法作为一种模拟蜜蜂采蜜行为提出的优化算法,通过各人工蜂个体的局部寻优行为,最终在群体中使全局最优解突显出来,具有较好的收敛速度,有广泛的工程应用前景。基于人工蜂群算法和MAC(模态保证准则)对强、弱耦合双梁系统进行局部损伤的识别。为了避免算法过早陷入局部最优解,引入锦标赛机制和混沌搜索机制对算法进行改进。算例表明此方法能有效快速的检测出耦合双梁系统的局部损伤、对测量噪声不敏感,较原算法相比,具有更高效率、更高精度等优点,有望用于实际工程应用。 展开更多

关键词 损伤检测 耦合双梁 改进人工蜂群算法 模态保证准则

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基于有效独立法的连采机减速器传感器优化布置 被引量：3

18

作者 于亮亮 黄超勇 程珩 《机械工程与自动化》 2013年第2期121-123,共3页

为研究齿轮箱模态分析中传感器优化布置的问题,在利用有限元法设定初始测点群的基础上,将基于Fisher信息矩阵的有效独立法运用于传感器布点的优化,优化结果采用模态保证准则进行评价。实验表明:优化后的传感器布点方案可以拾取较为完整... 为研究齿轮箱模态分析中传感器优化布置的问题,在利用有限元法设定初始测点群的基础上,将基于Fisher信息矩阵的有效独立法运用于传感器布点的优化,优化结果采用模态保证准则进行评价。实验表明:优化后的传感器布点方案可以拾取较为完整的振动信号,能够良好地反映出齿轮箱体的结构特性。将该方案应用于连采机减速器传感器优化布置中,结果证明了这一方案的有效性和准确性。 展开更多

关键词 传感器优化布置 有效独立法 模态保证准则 Fisher信息矩阵

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基于优化STD法的大飞机垂尾装配界面精加工过程模态参数识别 被引量：2

19

作者 赵雄 樊伟 +3 位作者 郑联语 刘新玉 安泽武 杨森 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期310-320,共11页

为减小大飞机垂尾装配界面精加工过程中产生的加工振动对其精加工质量的影响,需掌握装配界面加工过程的动力学特性,而动力学特性与其模态参数密切相关。因此,为获得装配界面各阶模态参数,针对其动态精加工过程,提出了一种优化STD环境激... 为减小大飞机垂尾装配界面精加工过程中产生的加工振动对其精加工质量的影响,需掌握装配界面加工过程的动力学特性,而动力学特性与其模态参数密切相关。因此,为获得装配界面各阶模态参数,针对其动态精加工过程,提出了一种优化STD环境激励下结构模态参数识别方法。该方法首先由装配界面的实测加工振动数据构造Toeplitz矩阵,并将其作为STD法的输入,进而求出装配界面各阶次模态参数,并构成模态参数下三角矩阵。然后利用模态置信因子及模态保证准则选出阶次相对稳定的模态参数作为装配界面的真实模态参数。最后,通过切削实验和锤击测试验证优化STD法的正确性和有效性。将锤击实验模态结果作为装配界面的模态参数测量参考值,以一阶模态频率识别结果为例,该方法相比于传统STD法和SSI法,识别精度分别提高了12.71%和3.82%;同理其余各阶模态参数识别精度均有不同程度的提高。通过优化STD法可准确高效地获得装配界面的模态参数,为其精加工工艺参数的合理选择提供了理论依据和技术支持。 展开更多

关键词 装配界面 优化STD法 锤击测试 模态置信因子 模态保证准则

原文传递

模态试验传感器优化布置的松弛序列法 被引量：2

20

作者 潘安 彭珍瑞 +1 位作者 殷红 董海棠 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第12期59-61,68,共4页

合理选择传感器的数目和位置是模态试验是否成功的关键步骤。将松弛思想融入传感器优化布置的序列优化方法,提出了模态试验传感器优化布置的松弛序列法。选取模态保证准则矩阵的最大非对角元素为目标函数,在积累序列法的基础上融入松弛... 合理选择传感器的数目和位置是模态试验是否成功的关键步骤。将松弛思想融入传感器优化布置的序列优化方法,提出了模态试验传感器优化布置的松弛序列法。选取模态保证准则矩阵的最大非对角元素为目标函数,在积累序列法的基础上融入松弛的思想,使其求解的结果得到进一步优化。首先,积累序列法产生初始解集;然后,对解集的元素进行多次松弛操作,直至所有元素无法继续松弛。提出的松弛序列法被应用于某桥梁的模态试验传感器优化布置问题,传统的序列法作为对比算法。结果表明:松弛序列法优于传统的序列法。 展开更多

关键词 松弛操作 传感器优化配置 序列法 模态试验 模态保证准则

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