《基於有限測點信息的結構多種回響重構算法和試驗研究》是依託福州大學，由張笑華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於有限測點信息的結構多種回響重構算法和試驗研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張笑華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
結構動力回響是研究結構災變機理、健康監測和安全評估的基礎和依據。多類型的感測器可用於結構從局部到全局的監測。然而，安裝於結構上的感測器數目始終有限，許多關鍵位置可能並未布設感測器。現有的未測點回響重構方法是考慮單種回響的重構，且存在精度不高和計算效率低下的問題。本項目用子結構法縮減研究對象的自由度數，以建立子結構和整體結構模態參數之間的關係為出發點，以提高回響重構精度為目標的多種感測器位置最佳化為突破口，從理論分析、數值模擬和實驗驗證三個方面，對多種回響重構理論、算法和計算機實現進行深入研究，旨在解決有限信息下多種回響重構的關鍵問題，重點研究解決多種回響同時重構、重構精度依賴於感測器位置和算法計算效率低下的問題；提出基於有限測點信息的結構多種回響重構理論框架，為未測點的多種回響重構提供理論依據。項目成果可廣泛套用於結構動力災變機理、健康監測和安全評估的研究，具有較大的理論意義和工程實用價值。
結題摘要
結構動力回響是研究結構災變機理、健康監測和安全評估的基礎和依據，其測量需依賴於感測器系統。然而，安裝於結構上的感測器數目始終有限，許多關鍵位置可能並未布設感測器。因此，利用有限測量點的信息重構未安裝感測器位置的回響具有十分重要的意義。本項目研究了基於有限測點信息的結構多種回響重構算法，並數值模擬和試驗分析了所提算法。主要內容有：（1）改進了人工魚群算法，研究結構健康監測中感測器位置的最佳化布置，改進的人工魚群算法可有效地避免將動力特性相似的位置選擇為感測器的位置，且提高了算法的尋優性能，適用於解決土木工程結構中感測器位置的最佳化問題；（2）利用有限數目的測量點回響信息，完成了基於子結構法的結構多種回響重構，該算法的使用可以在保證重構精度的前提下，降低結構的自由度數，提高計算效率，有利於該方法套用在大型的複雜土木工程結構中；（3）基於有限測點信息，結合卡爾曼濾波算法，在測量噪聲和過程噪聲未知下，完成了結構未測量位置多種結構回響的重構，該算法無需預先設定噪聲方差，也無需假定其為恆值，利用有限測點信息估計噪聲方差和重構結構回響，重構的回響與計算回響吻合良好，估計的時變的噪聲方差更符合實際情況，有利於該方法在土木工程結構中的推廣運用。未安裝感測器位置的回響重構能為結構健康監測提供更全面和廣泛的信息，有利於結構損傷識別、疲勞分析和災變機理研究。
