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基于混合遗传算法的桥梁监测传感器优化布置

振动工程学报 2008年第2期21卷 191-196页

作者：马广黄方林王学敏中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

利用混合遗传算法(Hybrid Genetic Algorithm,HGA)对南京长江大桥的监测传感器进行优化布置,得到了考虑不同的振型阶数和不同传感器数量的优化布置方案。优化结果表明,HGA高效、稳定,具有较强的全局搜索能力,在桥梁健康监测中有着广阔... 详细信息

利用混合遗传算法(Hybrid Genetic Algorithm,HGA)对南京长江大桥的监测传感器进行优化布置,得到了考虑不同的振型阶数和不同传感器数量的优化布置方案。优化结果表明,HGA高效、稳定,具有较强的全局搜索能力,在桥梁健康监测中有着广阔的应用前景。

关键词：传感器优化布置桥梁健康监测遗传算法模拟退火算法混合遗传算法

基于响应协方差小波变换和SVD的结构工作模态参数识别

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振动工程学报 2010年第2期23卷 194-199页

作者：徐晓霞任伟新韩建刚中南大学土木建筑学院长沙理工大学土木与建筑学院海南大学土木建筑工程学院

对系统响应的协方差作小波的时频分解,利用信号互协方差与自协方差的小波变换系数的比值来识别结构的工作模态振型,由矩阵奇异值分解(SVD)从小波变换时频分析结果确定小波脊,通过实际结构多测点数据,利用小波系数比值来反映振型,识别结... 详细信息

对系统响应的协方差作小波的时频分解,利用信号互协方差与自协方差的小波变换系数的比值来识别结构的工作模态振型,由矩阵奇异值分解(SVD)从小波变换时频分析结果确定小波脊,通过实际结构多测点数据,利用小波系数比值来反映振型,识别结构各阶工作模态参数(固有频率、阻尼比和振型)。用数值模拟算例和实桥环境振动试验数据对方法进行了验证,并与频域峰值法和时域随机子空间识别方法结果进行了比较,结果表明,该方法可以准确地识别出结构的工作模态参数,特别是阻尼和振型的识别。

关键词：模态参数识别小波变换协方差分析工作模态奇异值分解

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基于复小波变换的结构瞬时频率识别

振动工程学报 2009年第5期22卷 492-496页

作者：王超任伟新黄天立中南大学土木建筑学院

对结构响应信号进行连续复Morlet小波变换,根据小波系数的模极大值提取小波脊线,识别结构的瞬时频率;为降低噪音的影响,采用奇异值分解(SVD)方法进行降噪处理,建立了一种基于连续复小波变换识别时变系统瞬时频率的方法。用一个具有时变... 详细信息

对结构响应信号进行连续复Morlet小波变换,根据小波系数的模极大值提取小波脊线,识别结构的瞬时频率;为降低噪音的影响,采用奇异值分解(SVD)方法进行降噪处理,建立了一种基于连续复小波变换识别时变系统瞬时频率的方法。用一个具有时变刚度的弹簧质量系统的数值算例验证方法的有效性,随后设计了一个时变拉索结构试验,分别对索施加线性和正弦变化的拉力,同时测试结构的冲击响应,运用提出的方法成功地识别了索的瞬时频率。数值与试验结果表明,提出的方法能有效地识别时变结构的瞬时频率,且识别方法具有一定的抗噪性。

关键词：信号分析时变结构瞬时频率小波变换小波脊

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基于离散小波变换的时变结构物理参数识别

中南大学学报（自然科学版） 2010年第2期41卷 655-660页

作者：王超任伟新黄天立中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

利用离散小波变换将时变结构的时变参数在多尺度上展开为概貌信号和细节信号,忽略高频细节信号,仅由低频概貌信号估计时变参数,将时变结构识别问题转化为时不变结构识别问题。基于时变结构的输入和输出信号用最小二乘法识别低频尺度展... 详细信息

利用离散小波变换将时变结构的时变参数在多尺度上展开为概貌信号和细节信号,忽略高频细节信号,仅由低频概貌信号估计时变参数,将时变结构识别问题转化为时不变结构识别问题。基于时变结构的输入和输出信号用最小二乘法识别低频尺度展开系数,从而重构得到原始时变参数。对于噪音引起的方程不适定性问题,采用Tikhonov正则化方法减小其影响。通过1个具有时变刚度和阻尼的2层框架结构的数值模拟验证该方法的有效性。识别结果表明:该方法可以有效识别结构时变刚度,时变阻尼识别结果对噪音较敏感。

关键词：离散小波变换时变结构参数识别多尺度分析最小二乘法

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基于小波的非线性结构系统识别

振动与冲击 2009年第3期28卷 10-13页

作者：王超任伟新黄天立中南大学土木建筑学院长沙410075

提出了一个基于小波变换的方法用于非线性结构系统识别。采用复Morlet小波,对非线性结构自由响应信号进行连续小波变换,根据小波系数模极大值的方法提取小波变换的脊线和小波骨架。提取的小波脊线和小波骨架被用来识别结构的瞬时频率和... 详细信息

提出了一个基于小波变换的方法用于非线性结构系统识别。采用复Morlet小波,对非线性结构自由响应信号进行连续小波变换,根据小波系数模极大值的方法提取小波变换的脊线和小波骨架。提取的小波脊线和小波骨架被用来识别结构的瞬时频率和振幅,得到非线性结构的骨架曲线。为降低噪声的影响,采用一个基于奇异值分解(SVD)的方法对识别的结构进行处理。最后通过一个具有非线性刚度结构的数值模拟验证了该方法的有效性。

关键词：小波变换非线性瞬时频率骨架曲线奇异值分解(SVD)

基于CMDLAC指标和遗传算法的结构损伤定位研究

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计算力学学报 2009年第4期26卷 529-534页

作者：黄天立楼梦麟任伟新中南大学土木建筑学院长沙410075 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

提出了基于综合多损伤定位保证准则(CMDLAC)指标和遗传算法(GA)的结构损伤定位方法。基于结构损伤标量模型,结合灵敏度分析提出了基于频率和振型变化的CMDLAC指标,将损伤识别问题转化为约束优化问题,最后以CMDLAC指标为优化目标函数应... 详细信息

提出了基于综合多损伤定位保证准则(CMDLAC)指标和遗传算法(GA)的结构损伤定位方法。基于结构损伤标量模型,结合灵敏度分析提出了基于频率和振型变化的CMDLAC指标,将损伤识别问题转化为约束优化问题,最后以CMDLAC指标为优化目标函数应用遗传算法求解实现了结构的损伤定位。在考虑测试自由度不完备和测量噪声等因素影响的情况下,对桁架结构损伤的数值模拟分析表明了方法的有效性,验证了CMDLAC指标定位损伤和抵抗噪声的能力,同时指出其具有较强的实际可操作性。

关键词：损伤定位灵敏度分析遗传算法 CMDLAC指标

温度影响下基于主成分分析和模态柔度的结构异常检测

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振动与冲击 2011年第5期30卷 83-87页

作者：李苗黄天立任伟新中南大学土木建筑学院长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室长沙410075

在基于振动的结构损伤识别中,很多结构动力学的参数可用作损伤特征参数,如共振频率、振型、模态柔度等。结构损伤会引起损伤特征参数发生改变,但环境因素和运营条件的影响也会使这些特征参数发生变化,而且这种变化往往会掩盖结构自身损... 详细信息

在基于振动的结构损伤识别中,很多结构动力学的参数可用作损伤特征参数,如共振频率、振型、模态柔度等。结构损伤会引起损伤特征参数发生改变,但环境因素和运营条件的影响也会使这些特征参数发生变化,而且这种变化往往会掩盖结构自身损伤所引起的特征参数变化。如何剔除或减少诸多环境因素的影响,得到结构本身的真实状况(有损或无损),成为了桥梁损伤检测和健康监测中的一个关键问题。选用对结构损伤较为敏感的模态柔度作为损伤特征参数,通过数值模拟算例对比分析了结构局部损伤和温度变化对模态柔度的影响;对结构在不同状态下的模态柔度进行主成分分析,用残差建立其统计分布模式,用统计模式识别的方法识别模式差异,实现考虑环境因素影响的结构异常检测。结果表明,若不考虑温度对模态柔度的影响,易对桥梁结构的健康状况产生误判;运用基于主成分分析的结构异常检测方法可有效剔除温度对模态柔度的影响,实现结构异常的检测。

关键词：主成分分析异常检测温度影响模态柔度

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边界条件对吊索索力估算的影响

铁道科学与工程学报 2008年第6期5卷 26-31页

作者：徐霞飞任伟新中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

从Bernoulli-Euler理论出发,推导了吊索在一般边界条件下的自由振动频率方程和索力的解析表达式,分析了边界条件对吊索自振频率的影响,并与有限元结果进行了比较。结果表明,边界条件对吊索索力估算的影响不可忽略。

关键词：振动法边界条件频率吊索索力

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基于静力响应面的结构有限元模型修正方法

实验力学 2008年第2期23卷 103-109页

作者：邓苗毅任伟新王复明郑州大学环境与水利工程学院河南郑州450002 中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

提出了基于静力响应面的结构有限元模型修正方法。运用响应面方法,将结构静力响应和结构参数之间复杂的隐式关系用显式函数近似表达出来;在此响应面模型(函数)基础上,通过优化计算对结构有限元模型参数进行修正。阐述了基于静力响应面... 详细信息

提出了基于静力响应面的结构有限元模型修正方法。运用响应面方法,将结构静力响应和结构参数之间复杂的隐式关系用显式函数近似表达出来;在此响应面模型(函数)基础上,通过优化计算对结构有限元模型参数进行修正。阐述了基于静力响应面的结构有限元模型修正方法的基本理论和一般实现过程。对两跨连续梁结构的静力模型修正数值算例分析结果表明:基于静力响应面的有限元模型修正方法可以减少结构有限元计算的次数、提高模型修正的优化效率,结构有限元模型修正结果具有可接受的精度。

关键词：结构有限元模型修正静力试验响应面实验设计