国家自然科学基金(50579008)
- 作品数：9 被引量：62H指数：4
- 相关作者：段忠东张坤张青霞刘洋罗绍湘更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学大连民族学院香港理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金教育部“新世纪优秀人才支持计划”更多>>
- 相关领域：理学建筑科学一般工业技术交通运输工程更多>>
- 基于虚拟变形法的移动质量识别方法研究被引量：1
- 2010年
- 在车-桥耦合系统的移动质量(荷载)识别反问题中,识别移动质量会面临重构系统、优化缓慢的问题;而若直接识别移动荷载常常会遇到病态问题且对噪音敏感。针对这些缺陷,根据虚拟变形法(VDM)的结构快速重分析思想,提出移动动态影响矩阵,实现利用较少的传感器即可快速而准确地识别移动质量(荷载)。以移动质量为优化变量,避免了识别荷载常遇到的病态问题,对噪音鲁棒性强;且需要传感器信息少。每步优化中,利用移动动态影响矩阵,无需时时重构车-桥耦合系统的时变系统参数矩阵,优化效率高。VDM方法的思想是将实际结构的响应计算转化为初始结构模型在相同外荷载作用下的响应,与在结构模型发生改变的位置施加相关的虚拟变形或虚拟力引起的响应的线性叠加。通过简支梁模型和框架梁模型验证了该方法的可行性和有效性,即使在5%的噪声影响下,利用一个传感器就可以很好地识别多个移动质量。
- 张青霞段忠东Lukasz Jankowski
- 关键词：结构健康监测影响矩阵
- 连续刚构桥动力特性参数识别与有限元模型修正被引量：16
- 2008年
- 以东营黄河公路大桥——大跨预应力混凝土连续刚构桥为对象,首先利用ANSYS建立了全桥的三维有限元模型并进行了理论模态分析;并应用频率分解方法(FDD)和特征系统实现算法(ERA)分析了该桥所安装的健康监测系统采集的加速度响应数据,进行了桥梁动力特性参数识别;最后,在所建立的初始有限元模型和识别的实际桥梁动力特性参数的基础上,采用模型修正的方法,得到了该桥修正的有限元模型。研究结果表明,通过该桥监测系统采集的加速度数据可以较好地识别其模态参数,所识别的模态参数可作为结构动力特性修正的依据;修正后的有限元模型能更真实地反映结构的动力特性,模型修正的结果较好地反映了实际桥梁的物理特性。该模型可以作为该桥梁长期健康监测与状态评估的基准模型。
- 张坤段忠东刘洋
- 关键词：连续刚构桥基准有限元模型模型修正动力特性
- 非粘滞阻尼系统阻尼系数识别的拉普拉斯域方法被引量：2
- 2010年
- 在结构动力响应的分析中,阻尼模型的选取对得到的分析结果具有相当的制约性,因此,结构的阻尼值机理及阻尼参数的识别研究一直倍受关注。由于结构实际阻尼机理的复杂性,目前常用的粘滞阻尼模型具有一定的局限性。首先介绍一种更一般的非粘滞阻尼模型,该模型的阻尼力与质点速度的时间历程相关;通过拉普拉斯变换对具有该阻尼的系统进行复模态分析,推导得到了结构阻尼系数的识别方法。对算例的数值仿真表明,该方法能有效地识别这种非粘滞阻尼模型的阻尼系数;当阻尼的非粘滞性不强时,其得出的结果与已有方法对粘滞阻尼参数识别的结果一致。
- 沈洪宇段忠东
- 关键词：复模态拉普拉斯变换
- 自适应耦合局部最优法及其在模型修正中的应用被引量：3
- 2008年
- 耦合局部最优法作为一种新型的优化技术,既具有高效的搜索速度又具有全局搜索能力。然而,对于大规模优化问题,该方法容易陷入局部最优;另外,梯度信息在该项技术中起着重要作用,而对于复杂问题往往不能得到精确的梯度信息,从而使得该算法的全局搜索能力下降。本文分别从初始种群的确定、变步长搜索、自调节种群三方面对原算法进行了改进,提出了自适应耦合局部最优法,使之具备解决多变量复杂优化问题的能力。通过两个测试函数验证了改进算法比原有算法更易于得到全局最优解并保持较高的计算效率。最后,采用一个试验算例验证了自适应耦合局部最优法的有效性。
- 刘洋段忠东
- 关键词：优化技术
- 基于形函数方法快速识别结构动态荷载的试验验证被引量：9
- 2011年
- 在动态荷载识别中常常由于矩阵的病态性影响识别的精度,利用有限元理论中的形函数逼近荷载曲线,将识别离散的荷载历程转化为计算有限的形函数权重,从而显著改善反卷积法识别荷载中存在的采样时间长或采样频率高时数值求解困难的问题;并能改善反问题的病态性,提高对噪声的鲁棒性。一个连续梁的数值算例比较验证了该方法在5%的高斯噪声影响下能精确地识别未知荷载。悬臂梁试验中,通过实测的结构动态响应,在移动时间窗内利用荷载形函数方法可以实现激励的在线识别。
- 张青霞段忠东Lukasz Jankowski王丰
- 关键词：结构健康监测荷载识别在线识别形函数
- 基于虚拟变形法的车-桥耦合系统移动质量识别被引量：5
- 2011年
- 利用双自由度质量-弹簧阻尼模型模拟移动车辆,并基于虚拟变形(VDM)方法的结构快速重分析思想,提出一种车-桥耦合系统的移动质量快速识别的有效方法.该方法以双自由度车体模型的质量为变量,通过最小化桥体结构实测响应和计算响应的平方距离来识别移动质量(载荷),避免了识别载荷时常遇到的病态问题,对噪声鲁棒性强,且需要传感器信息少.每步优化中,利用在VDM方法基础上提出的移动动态影响矩阵概念,无需时时重构车-桥耦合系统的时变系统参数矩阵,显著提高了计算效率.利用数值框架梁模型,通过比较不同车辆简化模型对移动体质量及等效移动载荷的识别效果,验证了该方法的可行性和有效性,即使在5%的噪声影响下,利用一个传感器可以准确地识别多个移动体的质量.
- 张青霞段忠东Lukasz Jankowski
- 关键词：结构健康监测影响矩阵
- 基于模态综合技术的结构有限元模型修正被引量：25
- 2009年
- 由于结构的动力分析需要大量的计算时间和占用大量的计算机内存,常规的数值迭代计算方法难以实现,提出了基于模态综合技术的模型修正方法。该方法首先得到缩减后结构模型的频率与振型,并将该振型转换为缩减前模型物理坐标下的振型。然后,用缩减后模型的频率和转换后的振型,共同构成模型修正的优化目标函数,进而通过优化求解实现结构的模型修正。该方法既保证了计算精度又提高了模型修正的计算效率,使大型复杂结构的模型修正成为可能。最后,对某吊杆拱桥模型进行了动态测试和模型修正,验证了该算法的有效性。
- 刘洋段忠东周道成
- 关键词：优化技术
- 基于动态响应灵敏度同步反演结构物理参数与输入的算法被引量：3
- 2009年
- 提出一种基于动态响应灵敏度概念,仅利用结构少数测点上的动态响应同步反演结构物理参数和输入的方法。首先,将结构的输入力进行正交多项式分解,推导了结构动态响应对输入力的正交系数和结构物理参数的灵敏度计算公式;然后,构造结构参数与输入同步反演的识别方程,并采用阻尼最小二乘法求解方程,同时识别结构物理参数变化与输入力时程;最后,分别利用一个五层平面框架结构和一个九榀三维刚架结构验证了方法的有效性。研究结果表明,该方法可以克服测量噪声和初始模型误差的影响,同步精确地识别结构的输入力和局部损伤引起的结构物理参数变化。
- 张坤罗绍湘段忠东
- 关键词：灵敏度同步反演结构物理参数
- 有限测点下结构参数与基底激励的同步反演
- 2010年
- 提出一种利用结构在未知基底激励作用下,少数测点上的动态响应同步反演结构物理参数与基底激励的算法。首先,利用正交多项式展开结构基底激励,推导结构动态响应对结构物理参数和正交系数的灵敏度公式,并通过引入权值,克服由于不同待识别参数之间灵敏度向量的数量级差别较大而引起的灵敏度矩阵病态问题;然后,构造同步反演结构物理参数与基底激励的识别方程,并采用阻尼最小二乘法通过迭代计算求得方程最优解,完成结构物理参数与基底激励的同步反演;最后,采用一个12层的高层框架结构验证了算法的有效性。研究结果表明,该算法可利用少数测点响应同步精确反演结构的物理参数与未知基底激励。
- 张坤罗绍湘段忠东
- 关键词：系统识别结构参数加权
