亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

一種基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與損傷協(xié)同識別方法與流程

文檔序號:11951176閱讀:652來源:國知局
一種基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與損傷協(xié)同識別方法與流程
本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域,尤其是涉及一種基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與損傷協(xié)同識別方法。
背景技術(shù)
:橋梁在建成后的實際運營中,會受到多種荷載的作用,其中移動荷載是最主要的一種。移動荷載主要指:車輛過橋時對橋梁的作用荷載,包括:鐵路列車荷載與公路車輛荷載。隨著橋梁運營時間的推移,橋梁結(jié)構(gòu)不可避免地會出現(xiàn)各種損傷和性能劣化,導(dǎo)致橋梁的剛度或承載力出現(xiàn)不同程度的衰減。為保證橋梁的運營安全,必須掌握并監(jiān)控橋梁實時移動荷載以及橋梁結(jié)構(gòu)損傷情況。因此,研究未知荷載與未知損傷協(xié)同識別方法顯得尤為重要。目前,基于橋梁振動信息的損傷識別過程中,一般需要知道結(jié)構(gòu)所受到的外部荷載。然而在實際工程中,外部荷載往往是無法獲取的,特別是在橋梁結(jié)構(gòu)中,車輛移動荷載通常難以精確測量。因此,針對未知荷載與未知損傷協(xié)同識別的方法顯得尤為重要。中國專利(專利申請?zhí)枺篊N201410527720.3)公開了“一種移動荷載下簡支梁損傷和移動力同時識別方法”,該方法利用切比雪夫多項式離散移動荷載,結(jié)合靈敏度分析迭代求解未知移動力與未知損傷。在ZhangQ等人發(fā)表的文章中[ZhangQ,Jankowski,DuanZ.Identificationofcoexistentloadanddamage[J].Structural&MultidisciplinaryOptimization,2010,41(41):243-253],提出了一種基于虛擬變形法(VirtualDistortionMethod,VDM)的動荷載與損傷同時識別方法,該方法主要是利用虛擬荷載等效結(jié)構(gòu)損傷,并利用健康結(jié)構(gòu)進行識別。在ZhuHP等人發(fā)表的文章中[ZhuHP,MaoL,WengS.Asensitivity-basedstructuraldamageidentificationmethodwithunknowninputexcitationusingtransmissibilityconcept[J].JournalofSound&Vibration,2014,333(26):7135-7150],利用傳遞矩陣的概念,提出一種基于靈敏度的荷載與損傷同時識別方法,利用不同測點響應(yīng)之間的傳遞關(guān)系,通過模型修正使得重構(gòu)響應(yīng)與實測響應(yīng)殘差平方和最小。但是,目前,已有的同時識別方法通常沒有考慮結(jié)構(gòu)損傷在空間分布上的稀疏性,導(dǎo)致?lián)p傷識別結(jié)果往往出現(xiàn)過多的誤判,不利于實際工程的應(yīng)用。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于提出一種基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷協(xié)同識別方法,通過其實施的具體步驟,既實現(xiàn)未知移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷的同時識別,又凸顯結(jié)構(gòu)損傷的局部稀疏性,同時達到減少結(jié)構(gòu)損傷識別誤判率的目的,解決了目標(biāo)移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷同時識別方法中存在的損傷單元容易出現(xiàn)誤判的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是,一種基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與損傷協(xié)同識別方法,該方法包括以下幾個內(nèi)容:1).根據(jù)橋梁監(jiān)測的目的和精度要求,在梁橋上布置加速度、位移、應(yīng)變等結(jié)構(gòu)響應(yīng)測量傳感器;2).根據(jù)橋梁設(shè)計參數(shù),采用梁單元建立橋梁的有限元模型;3).將實測橋梁響應(yīng)按傳感器先后整合在一起,計算響應(yīng)歸一化參數(shù),并將響應(yīng)進行歸一化處理;4).在給定損傷因子的情況下,利用Tikhonov正則化方法識別移動荷載,并利用移動荷載計算重構(gòu)響應(yīng),對比實測響應(yīng)與重構(gòu)響應(yīng)的殘差L2范數(shù),結(jié)合L1/2正則化建立以單元損傷因子為優(yōu)化參量的目標(biāo)函數(shù),并利用Matlab工具箱求解。本發(fā)明的一種基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷協(xié)同識別方法,其特征還在于,該方法的具體實施步驟為:將移動速度為v,作用時間為[0,T)的移動荷載表示為N矩形荷載的線性組合,其中矩形荷載形式為:pi(t)=1t∈[(i-1)T/N,iT/N)0other,i=1,2,3,...,N]]>那么t時刻移動荷載的大小可以表示為:f(t)=Σi=1Nαipi(t)]]>其中,αi表示第i個矩形荷載組合系數(shù),反映該矩形荷載的大??;當(dāng)存在多個移動荷載時,各個移動荷載按相同的方式展開;結(jié)構(gòu)損傷等效考慮為梁單元的剛度折減:Kid=(1-θi)Kih其中,Kid,Kih分別表示第i個單元在損傷與無損傷情況下的剛度矩陣,θi表示第i個單元的損傷程度;在進行識別運算之前,采用下述公式對實測響應(yīng)進行歸一化處理,即:y=yt||yt||2]]>其中,yt=[yt1T,yt2T,yt3T,…,ytnT]T表示橋梁的實測響應(yīng),ytiT表示第i個測點的響應(yīng),y表示歸一化后的測點響應(yīng),||yt||2為歸一化參數(shù);單個矩陣荷載pi(t)作用下的橋梁響應(yīng)可以由振型疊加法計算,由疊加原理可知,移動荷載作用下橋梁的響應(yīng)可以表示為:y=H(θ)α其中α=[α1,α2,α3,…,αm]T表示矩形荷載的參與系數(shù),αi表示第i個矩形荷載的系數(shù)大小,H=[h1,h2,h3,…,hm]表示系統(tǒng)矩陣,hi表示第i個單位矩形荷載作用下,橋梁的測點響應(yīng);利用Tikhonov正則化方法,在給定θ=[θ1,θ2,θ3,…,θm]T的情況下,矩形荷載參與系數(shù)的識別結(jié)果為:α=[H(θ)TH(θ)+λTI]-1H(θ)Ty進一步結(jié)合L1/2范數(shù)建立以θ為優(yōu)化變量的最小化優(yōu)化問題如下:minθ||H(θ)[H(θ)TH(θ)+λTI]-1H(θ)Ty-y||22+λsΣi|θi|12s.tθi∈[0,1)]]>采用Matlab優(yōu)化工具箱求解優(yōu)化問題得到損傷識別結(jié)果,進一步結(jié)合歸一化參數(shù)計算移動荷載識別結(jié)果。將所述實測響應(yīng)與重構(gòu)響應(yīng)殘差的L2范數(shù)與損傷向量的L1/2范數(shù)的加權(quán)求和定義為目標(biāo)函數(shù),從而實現(xiàn)移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷的同時識別,并且實現(xiàn)損傷因子在空間分布上的稀疏性,凸顯損傷單元。本發(fā)明結(jié)合稀疏正則化技術(shù),提出一種基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與損傷協(xié)同識別方法,既實現(xiàn)未知移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷的同時識別,又凸顯結(jié)構(gòu)損傷的局部稀疏性,同時達到減少結(jié)構(gòu)損傷識別誤判率的目的。本發(fā)明具有較強的創(chuàng)新性以及重要的工程價值和應(yīng)用前景??梢灶A(yù)期的是,經(jīng)過與具體橋型結(jié)合并且做進一步的完善和發(fā)展,當(dāng)該項發(fā)明在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域廣泛應(yīng)用時,將產(chǎn)生巨大的的工程應(yīng)用價值。同時,當(dāng)研發(fā)的梁橋移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷協(xié)同識別軟件系統(tǒng)成功應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域之后,便可以在工程技術(shù)轉(zhuǎn)化當(dāng)中取得優(yōu)勢,產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和商業(yè)價值。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例提供的基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與損傷協(xié)同識別方法的實現(xiàn)流程圖;圖2是本發(fā)明實施例表示的兩個移動荷載作用下的梁橋模型圖。圖中,L表示梁橋跨度,l表示兩個移動荷載之間的距離,F(xiàn)1、F2表示兩個移動荷載,v表示荷載移動速度,s表示傳感器。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合實施例,對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。作為本發(fā)明實施例的一個優(yōu)化方案,本發(fā)明進行移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷協(xié)同識別的主要實施流程如圖1所示,基于L1/2正則化的梁橋移動荷載與損傷協(xié)同識別方法的具體步驟為:(1)參考附圖2,根據(jù)橋梁監(jiān)測的目的和精度要求,在梁橋上布置若干加速度、位移、應(yīng)變傳感器??紤]到橋梁損傷引起的響應(yīng)變化具有明顯的局部性,因此應(yīng)該按橋梁監(jiān)測精度要求將橋梁劃分為若干局部梁段,傳感器最好按等間距布置,盡量保證每個局部梁段都有相應(yīng)的測點。(2)根據(jù)橋梁設(shè)計參數(shù),采用梁單元建立橋梁的有限元模型。在確定模型單元個數(shù)時,應(yīng)該兼顧到計算效率與模型精度。一方面單元個數(shù)不宜過多,以保證模型有較高的計算效率;另一方面要保證模型的低階模態(tài)特性(例如前3階)與實際結(jié)構(gòu)接近。(3)將實測橋梁響應(yīng)按傳感器先后整合在一起,計算響應(yīng)歸一化參數(shù),并將響應(yīng)進行歸一化處理,即:y=yt||yt||2]]>其中,yt=[yt1T,yt2T,yt3T,…,ytnT]T表示橋梁的實測響應(yīng),ytiT表示第i個測點的響應(yīng),y表示歸一化后的測點響應(yīng),||yt||2表示歸一化參數(shù)。(4)將移動速度為v,作用時間為[0,T)的移動荷載表示為N矩形荷載的線性組合,其中矩形荷載形式為:pi(t)=1t∈[(i-1)T/N,iT/N)0other,i=1,2,3,...,N]]>那么t時刻移動荷載的大小可以表示為:f(t)=Σi=1Nαipi(t)]]>其中,αi表示第i個矩形荷載組合系數(shù),反映該矩形荷載的大?。坏诙€移動荷載按相同的方式展開,其索引值順延第一個移動荷載。(5)在給定損傷因子θ的情況下,橋梁的系統(tǒng)矩陣H采用振型疊加法計算,其每一列對應(yīng)一個矩形荷載單獨作用下的測點響應(yīng)。利用Matlab優(yōu)化工具箱求解由Tikhonov正則化與L1/2正則化建立起來的最小化優(yōu)化問題:minθ||H(θ)[H(θ)TH(θ)+λTI]-1H(θ)Ty-y||22+λsΣi|θi|12s.tθi∈[0,1)]]>考慮到Matlab優(yōu)化工具箱存在多種算法,優(yōu)先選用內(nèi)點法,結(jié)合初值θ=0.5進行求解。λT與λs分別是對應(yīng)Tikhonov正則化與L1/2正則化的正則化參數(shù),可按實際適當(dāng)選取,或采用適當(dāng)后驗準(zhǔn)確進行選取并根據(jù)實際進行微調(diào)。由目標(biāo)函數(shù)求得的θ為損傷識別結(jié)果,相應(yīng)的結(jié)合歸一化系數(shù),計算所求識別荷載為:f(t)=||yt||2Σi=1Nαipi(t)]]>其中,矩形荷載參與系數(shù)由下述公式求解:α=[H(θ)TH(θ)+λTI]-1H(θ)Ty由上述實施例說明,本發(fā)明通過其實施的具體步驟,既實現(xiàn)未知移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷的同時識別,又凸顯結(jié)構(gòu)損傷的局部稀疏性,同時達到減少結(jié)構(gòu)損傷識別誤判率的目的,解決了目標(biāo)移動荷載與結(jié)構(gòu)損傷同時識別方法中存在的損傷單元容易出現(xiàn)誤判的問題。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不是用來限制發(fā)明的實施與權(quán)利范圍,凡依據(jù)本發(fā)明申請專利保護范圍所述的內(nèi)容做出的等效變化和修飾,均應(yīng)包括在本發(fā)明申請專利范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3 
當(dāng)前第1頁1 2 3 
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1