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基于结构拓扑优化与遗传算法的结构多损伤识别

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基于结构拓扑优化与遗传算法的结构多损伤识别

作者：范德礼南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文首先对智能算法、结构优化的原理进行了较为全面地介绍，并重点对于遗传算法以及拓扑优化的思想、发展与应用现状进行了回顾。对于这两种优化方法在结构多损伤识别时的工作原理以及在损伤识别应用中存在的一些问题进行探讨，引入递... 详细信息

本文首先对智能算法、结构优化的原理进行了较为全面地介绍，并重点对于遗传算法以及拓扑优化的思想、发展与应用现状进行了回顾。对于这两种优化方法在结构多损伤识别时的工作原理以及在损伤识别应用中存在的一些问题进行探讨，引入递阶遗传算法，将递阶遗传算法、有限元法和拓扑优化三种方法相结合而构造新的目标函数，采用二次启动策略的递阶遗传算法优化此目标函数，针对一维和二维结构进行多损伤识别研究。这种方法将拓扑优化的设计变量和递阶遗传算法的参数统一化，将针对损伤监测提出的拓扑优化方法中的目标函数和约束方程与递阶遗传算法的适应度函数联系起来，并以拓扑优化的约束方程作为控制条件参与整个遗传运算的控制。本文采用连续变量拓扑优化对发生损伤的结构进行损伤识别，在完成损伤结构位置拓扑优化的同时完成对损伤程度的尺寸优化过程，从而对于未完全损伤单元亦可以进行优化判定。通过对几个包含多损伤的一维梁结构与二维板结构模型的多损伤识别仿真计算，结果表明本方法能够很好地对这些结构中多个损伤的损伤位置以及损伤程度进行判定识别，对于仅用拓扑优化法很难识别的轻微损伤情况，该方法也能得出与实际情况吻合良好的结果。

关键词：多损伤识别递阶遗传算法尺寸优化拓扑优化未完全损伤二次启动策略

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基于遗传算法和拓扑优化的结构多损伤识别

基于遗传算法和拓扑优化的结构多损伤识别

作者：李小平南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文较为全面地介绍了神经网络、遗传算法、灰色理论和小波分析等优化方法在识别结构多损伤时的工作原理以及这些方法在损伤识别过程中存在的一些问题,讨论了遗传算法及拓扑优化两种方法在结构损伤识别中的发展应用前景。在前人工作的... 详细信息

本文较为全面地介绍了神经网络、遗传算法、灰色理论和小波分析等优化方法在识别结构多损伤时的工作原理以及这些方法在损伤识别过程中存在的一些问题,讨论了遗传算法及拓扑优化两种方法在结构损伤识别中的发展应用前景。在前人工作的基础上,通过引入遗传算法和拓扑优化两种方法,将遗传算法、有限元法和拓扑优化三种方法相结合,构建了一种新的算法并用于二维结构多损伤识别研究。这种方法将拓扑优化的设计变量和遗传算法的参数统一化,将拓扑优化中的目标函数和约束方程与遗传算法的适应度函数联系起来,并以拓扑优化的约束方程作为控制条件参与整个遗传运算的控制。采用离散变量变量拓扑优化代替连续变量拓扑优化对发生孔洞损伤形式的二维结构进行损伤识别,避免了利用连续变量拓扑优化进行损伤识别时参数阈值的确定可能给识别结果带来的不良影响。通过对几个二维结构模型的多损伤识别仿真计算,结果表明本方法能够很好地识别二维结构中多个位置的损伤,对于仅用拓扑优化法很难识别的轻微损伤情况,该方法也能得出与实际情况吻合良好的结果。

关键词：多损伤识别遗传算法拓扑优化中间值参数阈值

采用有效信号段自提取算法识别结构多损伤位置

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哈尔滨工业大学学报 2017年第4期49卷 35-41页

作者：欧阳青华周丽刘晓同机械结构力学及控制国家重点实验室(南京航空航天大学) 南京210016

为识别结构中的多处损伤,提出了一种采用有效Lamb波信号段自提取算法计算结构损伤指标的多损伤识别成像方法.该方法将结构的待检测区域划分为数个子区域,并根据Lamb波的传播时间和波速从传感器接收到的信号中自动提取出包含结构信息的... 详细信息

为识别结构中的多处损伤,提出了一种采用有效Lamb波信号段自提取算法计算结构损伤指标的多损伤识别成像方法.该方法将结构的待检测区域划分为数个子区域,并根据Lamb波的传播时间和波速从传感器接收到的信号中自动提取出包含结构信息的有效信号.以该有效信号作为输入,计算每个子区域中基于信号相关系数所获得的损伤指标,最后采用RAPID算法对全部识别区域内的损伤位置进行识别和成像.以航空铝板为研究对象进行了实验验证研究,结果表明,该方法能快速有效地识别出多个损伤,并较为准确地实现损伤成像以描述损伤的位置.

关键词：结构健康监测压电传感器 Lamb波相关系数多损伤识别损伤成像

基于遗传算法和拓扑优化的结构多孔洞损伤识别

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振动与冲击 2011年第7期30卷 201-204页

作者：李小平郑世杰南京航空航天大学机械结构强度与振动国家重点实验室智能材料结构研究所南京210016

鉴于拓扑优化和遗传算法在结构损伤识别中各自的优点,本文将遗传算法、有限元和拓扑优化三种方法相结合,提出了一种用于二维结构多损伤识别的新方法。这种方法将拓扑优化的设计变量和遗传算法的参数统一化,将拓扑优化中的目标函数和约... 详细信息

鉴于拓扑优化和遗传算法在结构损伤识别中各自的优点,本文将遗传算法、有限元和拓扑优化三种方法相结合,提出了一种用于二维结构多损伤识别的新方法。这种方法将拓扑优化的设计变量和遗传算法的参数统一化,将拓扑优化中的目标函数和约束方程与遗传算法的适应度函数联系起来,并以拓扑优化的约束方程作为控制条件参与整个遗传运算的控制。采用二进制编码遗传算法代替连续变量拓扑优化的方式对发生孔洞损伤形式的二维结构进行损伤识别,避免了利用连续变量拓扑优化进行损伤识别时参数阈值的确定可能给识别结果带来的不良影响。通过对两个二维结构模型的多损伤识别仿真计算,结果显示该方法能够很好地识别二维结构中多个位置的损伤,对于仅用拓扑优化法很难识别的轻微孔洞损伤情况,该方法也能得出与实际情况吻合良好的结果。

关键词：多损伤识别遗传算法拓扑优化参数阈值

基于曲率模态和柔度曲率的变截面钢梁多损伤静态识别

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四川建筑科学研究 2008年第3期34卷 93-97页

作者：周俐俐沈鹃西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010

以具有损伤位置不同但损伤刚度相同的变截面悬臂梁和简支梁为研究对象,通过结构模态分析,以曲率模态和柔度曲率为识别参数,计算各种工况下仅用第1阶模态参数的多损伤识别结果并进行了对比。

关键词：曲率模态柔度曲率多损伤识别变截面梁

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移动载荷下桥梁速度响应小波分析多裂纹识别

太原科技大学学报 2014年第1期35卷 69-76页

作者：耿佳张伟伟赵子龙耿佳杨太原科技大学应用科学学院太原030024

讨论了利用简支梁中点的速度响应进行结构多损伤检测的可行性。首先利用有限元计算了移动载荷作用下桥梁中点的位移和速度响应信号,并比较了梁中点动态响应及小波变换对损伤的敏感性。数值研究表明,损伤对速度响应"Gaussian-5"小波分析... 详细信息

讨论了利用简支梁中点的速度响应进行结构多损伤检测的可行性。首先利用有限元计算了移动载荷作用下桥梁中点的位移和速度响应信号,并比较了梁中点动态响应及小波变换对损伤的敏感性。数值研究表明,损伤对速度响应"Gaussian-5"小波分析较敏感。其次,利用此方法可以较方便地识别出损伤位置,并将小波系数局部极大值作为损伤指标(DI)来估计损伤程度。最后,讨论了不同噪声水平、载荷速度对损伤识别结果的影响,表明该方法具有较好的噪声容忍度;当提高载荷速度时,边界影响增强,不利于损伤定位。

关键词：桥梁移动载荷速度响应小波分析多损伤识别

基于改进PSO算法的结构模型修正与损伤检测

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基于改进PSO算法的结构模型修正与损伤检测

作者：姚磊南京理工大学

学位级别：硕士

在大型工程结构设计过程中需要进行有限元结构动力分析,然而没有哪个分析模型可以完全反映结构的真实情况,如果直接使用结构静力模型,不但浪费计算工作量,影响计算效率,还会引入很多不必要的局部模态,影响以后的响应分析。利用现场实测... 详细信息

在大型工程结构设计过程中需要进行有限元结构动力分析,然而没有哪个分析模型可以完全反映结构的真实情况,如果直接使用结构静力模型,不但浪费计算工作量,影响计算效率,还会引入很多不必要的局部模态,影响以后的响应分析。利用现场实测的结构振动信息修正结构动力模型,使得修正后的分析模型的模态参数与实测值趋于一致是一种比较有效的结构模型修正方法。这种方法现在又被引入到解决结构损伤检测中,取得了很好的结果。本文将混沌思想与粒子群优化算法相结合,得到改进粒子群优化算法。通过对基准测试函数进行优化计算验证,无论在迭代效率还是收敛性上都优于粒子群算法。本文提出了基于改进粒子群算法的模型修正方法,采用已有实测数据的虎门大桥作为研究对象,对其有限元模型进行模型修正,结果得到的模态参数与实测模态参数误差较小,说明该改进粒子群算法是可以应用于模型修正的。本文提出了基于改进粒子群算法的结构损伤检测方法,对轻微损伤悬臂板进行了损伤识别,结果表明,改进粒子群算法对单损伤和多损伤的识别结果都令人满意。

关键词：模型修正多损伤识别混沌粒子群算法