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土木工程结构健康监测的研究状况与进展 被引量:68
1
作者 谢强 薛松涛 《中国科学基金》 CSCD 北大核心 2001年第5期285-288,共4页
介绍了土木工程结构健康监测的重要性及其概念设计,综述结构损伤检测的研究现状与进展,对于结构监测中的传感器优化布置问题作了介绍,最后对结构监测的几个重要问题作了展望。
关键词 健康监测 传感器 损伤检测 建筑物 土木工程结构 优化布置
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基于有效独立的改进传感器优化布置方法研究 被引量:40
2
作者 刘伟 高维成 +1 位作者 李惠 孙毅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期54-62,共9页
随着结构健康监测技术的发展,传感器优化布置问题日趋突出。综合考虑有效独立法和模态动能法的优缺点,分别以平均加速度幅值和模态动能修正有效独立法的传感器优化布置结果,提出了两种基于有效独立的改进传感器优化布置方法———有效独... 随着结构健康监测技术的发展,传感器优化布置问题日趋突出。综合考虑有效独立法和模态动能法的优缺点,分别以平均加速度幅值和模态动能修正有效独立法的传感器优化布置结果,提出了两种基于有效独立的改进传感器优化布置方法———有效独立-平均加速度幅值法(EI-AAA)和有效独立-模态动能法(EI-MKE)。运用模态动能准则、平均加速度幅值准则、Fisher信息矩阵准则、截断模态矩阵条件数准则、模态置信准则评价并比较上述两种方法及有效独立法、模态动能法、有效独立驱动点留数法和有效独立驱动点残差法。实际钢井字梁采光顶结构算例结果表明,本文提出的有效独立-平均加速度幅值法(EI-AAA)和有效独立-模态动能法(EI-MKE)在考虑截断模态线性独立的同时都能自动选择具有较高平均动态响应和模态动能的测点位置,有较强的抗噪声性能,在六种方法中布置结果最为有效。 展开更多
关键词 传感器优化布置 有效独立 模态动能 平均加速度幅值 模态置信准则
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基于改进遗传算法的桥梁结构传感器优化布置 被引量:35
3
作者 黄民水 朱宏平 李炜明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期82-86,共5页
为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,提出一种基于二重结构编码遗传算法的传感器优化布置方法。首先改进了编码方法,采用二重结构编码进行种群的初始化、交叉和变异,然后选择时采用最优保存策略,交叉时采用自适应部分匹配... 为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,提出一种基于二重结构编码遗传算法的传感器优化布置方法。首先改进了编码方法,采用二重结构编码进行种群的初始化、交叉和变异,然后选择时采用最优保存策略,交叉时采用自适应部分匹配交叉,变异时采用自适应逆位变异。该法克服了传统遗传算法应用于大型结构时收敛速度慢且易陷入局部最优的缺陷,大大加快了收敛速度,并确保能够搜索到最优解。最后通过一个桥梁工程的实例分析,证明了该法在搜索能力、计算效率和可靠性方面明显优于序列法,可广泛地应用于桥梁结构的健康监测。 展开更多
关键词 传感器优化布置 遗传算法 桥梁结构 健康监测 二重结构编码
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结构健康监测的传感器优化布置研究进展与展望 被引量:36
4
作者 杨辰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第17期82-93,共12页
大尺度、复杂化、长寿命、多功能现代工程结构长期暴露于严苛服役环境,结构功能与状态会偏离初始设计目标,利用结构健康监测技术进行健康诊断和性能评估是保证结构安全、延长使用寿命、降低维修成本的重要手段,而传感器系统作为结构健... 大尺度、复杂化、长寿命、多功能现代工程结构长期暴露于严苛服役环境,结构功能与状态会偏离初始设计目标,利用结构健康监测技术进行健康诊断和性能评估是保证结构安全、延长使用寿命、降低维修成本的重要手段,而传感器系统作为结构健康监测的首要环节直接决定了结构安全诊断的准确性。随着待监测结构对安全性、功能性需求的日益提高,传感器优化布置越来越复杂,高效、高精度的结构状态变化数据采集系统也对传感器优化布置问题提出了更高的挑战。着重回顾并评述了传感器优化布置方法、评价方法等研究进展,提炼出传感器优化布置中亟待解决的输入参数与性能之间的耦合关系,可靠性分析,大规模传感器布置优化算法的精度、效率与评价等若干关键问题,并对此进行了未来发展展望,包括非完备信息与最优输入参数下传感器优化布置方法,基于信息融合技术的多类型传感器优化布置方法,传感器布置的多目标优化算法综合设计,基于人工智能的传感器优化布置算法策略,低信噪比、多工况下自适应的振动数据采集系统等重点发展方向。 展开更多
关键词 结构健康监测 传感器优化布置 优化方法 调整策略 评价准则
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超高层施工监测系统的研发与应用 被引量:29
5
作者 范峰 王化杰 +4 位作者 金晓飞 支旭东 黄刚 陆建新 祝恩淳 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期50-59,共10页
随着超大型结构的迅速发展,传统人工检测方法的工作效率与测量范围难以满足结构施工安全的需要,大量超限结构的施工安全缺少实测数据支持,有必要对大型施工监测系统进行深入研究。以京基金融中心为工程背景,对超高层施工监测系统进行研... 随着超大型结构的迅速发展,传统人工检测方法的工作效率与测量范围难以满足结构施工安全的需要,大量超限结构的施工安全缺少实测数据支持,有必要对大型施工监测系统进行深入研究。以京基金融中心为工程背景,对超高层施工监测系统进行研究,将施工全过程模拟技术运用于测点优化布置,依据施工模拟过程中的结构响应变化规律,制定合理的温度、竖向位移、应力测点布设方案;依据传感器和采集硬件的自身适用标准及相关选型原则,对二者进行具体的优化选型,并运用Labview平台开发超高层施工监测软件系统;将无线传输技术运用到系统监测中,制定无线分散式数据传输网络方案,解决复杂施工现场的数据实时传输问题;最后采用合理安装工艺及现场保护措施,对京基金融中心施工监测系统进行现场搭建,并进行现场数据采集。监测数据分析表明:系统工作稳定,数据趋势性良好,可以反映结构受日照及季节影响的温度变化规律,获得结构施工过程中的力学响应指标,为了解施工过程中的结构状态及相关工程决策提供实测依据,同时系统的建立与运行也为类似大型工程的高集成度及自动化施工监测的实施提供了参考。 展开更多
关键词 超高层建筑 施工监测 测点优化布置 无线传输
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结构健康监测中基于多重优化策略的传感器布置方法 被引量:28
6
作者 伊廷华 李宏男 顾明 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期217-223,共7页
如何在满足测试要求的前提下确定所需传感器的数目并优化其布设位置,已成为结构健康监测中亟待解决的问题。提出一种基于多重优化策略的传感器分步布设方法,首先以模态向量矩阵列主元正交三角分解得到传感器的初始布设位置;然后以模态... 如何在满足测试要求的前提下确定所需传感器的数目并优化其布设位置,已成为结构健康监测中亟待解决的问题。提出一种基于多重优化策略的传感器分步布设方法,首先以模态向量矩阵列主元正交三角分解得到传感器的初始布设位置;然后以模态置信度矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积法,逐步增加可降低此初始布置模态置信度矩阵非对角元的传感器测点,并考虑非对角元均值的变化幅度,确定所需传感器的数量;最后通过基于二重结构编码的广义遗传算法优化传感器的布设位置。以600 m高的广州新电视塔为例,分析了传感器优化布置方案,发现对于刚度有突变的结构(如电视塔的塔身和天线),应对两者分开考虑传感器的布设。 展开更多
关键词 传感器优化布置 模态置信度矩阵 逐步累积法 广义遗传算法
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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
7
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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斜拉桥传感器优化布点的研究 被引量:20
8
作者 刘斌 姚永丁 叶贵如 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期171-176,共6页
在振动模态试验中,传感器位置和数目的选择对试验结果的质量有很大的影响。首先回顾了近年来关于传感器最优布点方法的研究。然后以一座三跨预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用有效独立法和基于模态保证标准的算法这两种最优布点算法,... 在振动模态试验中,传感器位置和数目的选择对试验结果的质量有很大的影响。首先回顾了近年来关于传感器最优布点方法的研究。然后以一座三跨预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用有效独立法和基于模态保证标准的算法这两种最优布点算法,对斜拉桥主梁上加速度传感器的最优布点进行了初步的探讨。结果表明:有限元模型和所监控模态振形的阶数对最优传感器布点的选取有较大的影响;用有效独立法对类似的斜拉桥进行优化布点计算时,能得到较为理想的布点方案。 展开更多
关键词 斜拉桥 传感器最优布点 有效独立法 模态保证标准 健康监测
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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
9
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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基于自适应模拟退火遗传算法的传感器优化配置研究 被引量:21
10
作者 田莉 陈换过 +2 位作者 祝俊 张利绍 陈文华 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期238-243,共6页
针对传感器优化配置组合优化问题,提出了一种基于模态置信度准则MAC的优化算法——自适应模拟退火遗传算法。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元的值极小为目标函数,针对满足传感器数量不变的约束条件问题,提出了二重结构编码遗传算法,... 针对传感器优化配置组合优化问题,提出了一种基于模态置信度准则MAC的优化算法——自适应模拟退火遗传算法。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元的值极小为目标函数,针对满足传感器数量不变的约束条件问题,提出了二重结构编码遗传算法,并将传统的模拟退火算法改良后,作为一个独立的算子置于遗传算法进化过程中;为了避免出现过早收敛的现象,引入了自适应交叉和变异概率。算例结果表明该混合算法对传感器数目与位置同时实现了优化,得到了满足不同精度要求的传感器优化配置方案。 展开更多
关键词 传感器优化配置 模态置信度准则 二重结构编码 模拟退火遗传算法 自适应机制
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基于分级免疫萤火虫算法的桥梁振动传感器优化布置研究 被引量:19
11
作者 杨振伟 周广东 +1 位作者 伊廷华 李宏男 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期63-70,共8页
针对结构健康监测系统设计的振动传感器优化布置问题,在基本萤火虫算法的基础上引入等级划分策略和免疫机制,提出了一种分级免疫萤火虫算法。采用二重结构编码,弥补了基本萤火虫算法只能用于连续优化问题的不足;建立等级划分制度,使不... 针对结构健康监测系统设计的振动传感器优化布置问题,在基本萤火虫算法的基础上引入等级划分策略和免疫机制,提出了一种分级免疫萤火虫算法。采用二重结构编码,弥补了基本萤火虫算法只能用于连续优化问题的不足;建立等级划分制度,使不同等级种群内部形成独立的搜索空间,维持了种群多样性,并让优质个体得以保留;引进免疫机制,进行萤火虫的选择、记忆、交叉和变异,增强了算法的全局搜索能力和局部寻优能力;文末利用足尺Benchmark桥梁模型,对算法参数进行了敏感性分析,并开展了振动传感器优化布置方案的选择。结果表明,与基本离散型萤火虫算法相比,分级免疫萤火虫算法的计算效率和寻优结果均有显著提升,能够很好地解决振动传感器优化布置问题。 展开更多
关键词 结构健康监测 传感器优化布置 萤火虫算法 免疫机制 奇异值比准则
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基于模型缩聚的广州新电视塔传感器优化布置研究 被引量:19
12
作者 伊廷华 李宏男 顾明 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期55-61,共7页
以世界最高的电视塔——广州新电视塔为研究对象,进行了加速度传感器优化布置研究。为避免动力分析时大型稠密矩阵运算的问题,首先将三维有限元模型简化为等效串联多自由度体系;考虑到实际测点只能布置在结构的平动向不能布置在扭转向... 以世界最高的电视塔——广州新电视塔为研究对象,进行了加速度传感器优化布置研究。为避免动力分析时大型稠密矩阵运算的问题,首先将三维有限元模型简化为等效串联多自由度体系;考虑到实际测点只能布置在结构的平动向不能布置在扭转向的问题,提出将平动向自由度看作主自由度,将扭转自由度看作副自由度,采用模型缩聚将副自由度缩聚掉的新思路,对比研究了Guyan法、Kuhar法、IRS法以及IIRS法的缩聚效果,得到了缩聚后的简化模型;分析了基于二重结构编码的广义遗传算法在电视塔传感器优化布置中的实施过程,进行了控制参数分析,最终给出了传感器的优化布置方案。 展开更多
关键词 广州新电视塔 传感器优化布置 模型缩聚 广义遗传算法 自由度
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基于改进离散粒子群算法的传感器布局优化设计 被引量:18
13
作者 朱喜华 李颖晖 +1 位作者 李宁 曹华金 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2104-2108,共5页
传感器布局优化是复杂系统测试性设计的重要内容,属于典型的组合优化问题.通过改进系统的故障-传感器相关性矩阵,建立了考虑传感器故障检测能力的约束优化模型.利用混沌的遍历性初始化粒子群的参数,惯性权重则根据粒子群的早熟收敛程度... 传感器布局优化是复杂系统测试性设计的重要内容,属于典型的组合优化问题.通过改进系统的故障-传感器相关性矩阵,建立了考虑传感器故障检测能力的约束优化模型.利用混沌的遍历性初始化粒子群的参数,惯性权重则根据粒子群的早熟收敛程度自适应调整,并对粒子的位置更新方式进行了重新定义,用改进后的离散粒子群算法求解建立的优化模型.仿真实例验证了本文方法的有效性,优化结果能满足系统的各项指标要求。 展开更多
关键词 离散粒子群算法 传感器布局优化 故障检测能力 早熟程度 混沌
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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
14
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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基于距离系数-有效独立法的大型空间结构传感器优化布置 被引量:17
15
作者 何龙军 练继建 +1 位作者 马斌 王海军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第16期13-18,共6页
为解决利用有效独立法进行大型空间结构传感器优化布置时产生的信息冗余问题,提出了以距离系数修正信息矩阵的距离系数-有效独立法。将该方法应用于某高拱坝的传感器优化布置,并与现有的三种优化布置方法得出的方案进行全面的比较。结... 为解决利用有效独立法进行大型空间结构传感器优化布置时产生的信息冗余问题,提出了以距离系数修正信息矩阵的距离系数-有效独立法。将该方法应用于某高拱坝的传感器优化布置,并与现有的三种优化布置方法得出的方案进行全面的比较。结果表明:距离系数-有效独立法应用于精细网格划分的大型空间结构的传感器优化布置时,可有效避免测点间的信息冗余问题并保证模态识别的精度,是一种适合大型空间结构的较为理想的传感器优化布置算法。 展开更多
关键词 大型空间结构 传感器优化布置 距离系数-有效独立法 信息冗余
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传感器优化布置的有效独立-改进模态应变能方法 被引量:17
16
作者 詹杰子 余岭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期82-87,共6页
针对经典的传感器优化布置方法 -有效独立法(EI)容易丢失能量较大测点的不足,引入新的模态应变能修正EI法,提出有效独立-改进模态应变能法(EI-IMSE)。考虑模态数目的影响,通过空间桁架塔结构数值研究与矩形截面空心铰支梁的实验验证,并... 针对经典的传感器优化布置方法 -有效独立法(EI)容易丢失能量较大测点的不足,引入新的模态应变能修正EI法,提出有效独立-改进模态应变能法(EI-IMSE)。考虑模态数目的影响,通过空间桁架塔结构数值研究与矩形截面空心铰支梁的实验验证,并经四种评价准则与既有的EI及其三种EI改进方法的对比研究,表明EI-IMSE法不仅保留EI法的优点,且具有良好的抗噪性和低阶模态识别的准确性。 展开更多
关键词 结构健康监测 模态实验 传感器优化布置 有效独立法
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基于振动的土木工程结构健康监测研究进展 被引量:11
17
作者 于阿涛 赵鸣 《福州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期233-239,共7页
阐述了实施土木工程结构健康监测的必要性和迫切性,介绍了实施基于振动的结构健康监测的程序. 重点讨论了传感器的优化布置、损伤识别方法等健康监测中的关键问题.
关键词 健康监测 传感器优化布置 损伤识别
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传感器优化布置在桥梁结构模态参数测试中的应用 被引量:15
18
作者 黄民水 朱宏平 宋金强 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期85-88,100,共5页
介绍了一种桥梁结构模态参数测试中传感器优化布置的局部次优方法,也就是逐步消减法,该法基于识别误差最小原则,力求使得感兴趣的模态向量尽可能的线性无关。首先根据矩阵理论,通过QR分解使得矩阵列向量组具有较大范数,然后以MAC矩阵的... 介绍了一种桥梁结构模态参数测试中传感器优化布置的局部次优方法,也就是逐步消减法,该法基于识别误差最小原则,力求使得感兴趣的模态向量尽可能的线性无关。首先根据矩阵理论,通过QR分解使得矩阵列向量组具有较大范数,然后以MAC矩阵的最大非对角元为目标函数,根据传感器的可选位置对MAC矩阵的贡献大小,从剩余传感器的可选位置中去掉对目标函数贡献最小的可选位置,直到传感器数目达到最理想的数目。这种方法简单而且计算效率高,最后通过一个工程实例,验证了该法的可行性和有效性,具有广阔的工程应用前景。 展开更多
关键词 桥梁工程 传感器优化布置 逐步消减法 模态参数测试
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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
19
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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基于简化模型的超高层结构传感器优化布置 被引量:13
20
作者 伊廷华 李宏男 王国新 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期417-423,共7页
对于自由度较多的超高层结构,传感器优化布置时应考虑多阶模态振型。由于存在空间耦合振动,根据振型质量参与系数难以准确选择出结构弱轴方向的高阶振型。基于等效刚度参数识别法,本文提出了一种将有限元模型沿弱轴方向先简化为等效串... 对于自由度较多的超高层结构,传感器优化布置时应考虑多阶模态振型。由于存在空间耦合振动,根据振型质量参与系数难以准确选择出结构弱轴方向的高阶振型。基于等效刚度参数识别法,本文提出了一种将有限元模型沿弱轴方向先简化为等效串联多自由度体系,然后根据简化结构的物理参数来计算弱轴方向振型矩阵的方法,有效地解决了这一问题。以某超高层结构为例,根据计算得到的系统振型矩阵,首先由其转置的列主元QR分解得到传感器的初始布置方案,然后以模态置信度(MAC)矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积算法逐步增加可降低此初始布置MAC非对角元的结构自由度,并考虑经济性因素,最终确定出了传感器的布置方案。 展开更多
关键词 优化布置 模态置信度 QR分解 多自由度体系 超高层结构
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