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基于灵敏度-有效独立法的桥梁结构传感器优化布置研究 被引量:3
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作者 杨志魁 杨雅勋 于海波 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期83-92,共10页
传感器布置是桥梁结构健康监测的重要环节,复杂桥梁监测项目多、结构自由度也多,全部自由度都布置传感器不现实,也不合理,使用最少的传感器获得尽可能完备的桥梁结构信息是传感器优化布置的目的。目前桥梁结构健康监测传感器优化布置的... 传感器布置是桥梁结构健康监测的重要环节,复杂桥梁监测项目多、结构自由度也多,全部自由度都布置传感器不现实,也不合理,使用最少的传感器获得尽可能完备的桥梁结构信息是传感器优化布置的目的。目前桥梁结构健康监测传感器优化布置的方法都存在自身的缺陷和不足,尤其是在模态选取时多数依据经验,既不科学,也不够严谨。针对桥梁结构健康监测传感器优化布置问题,通过反映结构损伤的灵敏度系数来修正最大线性无关的有效独立法,进而提出了灵敏度-有效独立法。该方法进行桥梁结构传感器优化布置时,通过矢量运算将两者结合,既考虑了模态的可观测性,又应用到损伤的可识别性。同时提出了基于模态贴近度选取模态数目的方法,以数学解法解决了桥梁动力系统结构模态数目选取依赖经验、客观性差等问题,让模态数目的选取更加客观和合理。实例分析表明,采用提出的方法对桥梁结构健康监测传感器进行优化布置,使用多种评价准则评估效果都较为理想,是一种适合桥梁结构的传感器优化布置方法。 展开更多
关键词 桥梁工程 传感器优化布置 灵敏-有效独立 桥梁结构 模态贴近
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基于能量系数-有效独立法的桥梁结构传感器优化布置 被引量:29
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作者 杨雅勋 郝宪武 孙磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期119-123,134,共6页
为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,以简支钢桁架梁桥为研究对象,以反映节点自由度模态应变能的系数来修正反映最大线性无关的有效独立法,提出了基于能量系数-有效独立法的传感器优化布置算法,使传感器布置方案进一步优... 为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,以简支钢桁架梁桥为研究对象,以反映节点自由度模态应变能的系数来修正反映最大线性无关的有效独立法,提出了基于能量系数-有效独立法的传感器优化布置算法,使传感器布置方案进一步优化。实例分析表明,采用该方法所得的传感器布置方案用多种准则进行评价的结果都较好,既能保证测量振型向量的正交性,又能保证扩阶振型的准确性,并且有较强的抗噪声性能,是一种适合桥梁结构的较为理想的传感器优化布置算法。 展开更多
关键词 桥梁工程 传感器优化布置 能量系数-有效独立 模态应变能 模态保证准则
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基于有效独立-总位移法的水工结构振测传感器优化布置 被引量:10
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作者 张建伟 刘轩然 +2 位作者 赵瑜 毋淦 刘晓亮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期148-153,共6页
为了更好地解决大型水工结构振测传感器优化布置问题,以拉西瓦拱坝为研究对象,针对有效独立法所选测点能量较小的不足,提出基于有效独立-总位移法的传感器优化布置方法。运用模态保证准则、最大奇异值比、Fisher信息矩阵值和总位移幅值... 为了更好地解决大型水工结构振测传感器优化布置问题,以拉西瓦拱坝为研究对象,针对有效独立法所选测点能量较小的不足,提出基于有效独立-总位移法的传感器优化布置方法。运用模态保证准则、最大奇异值比、Fisher信息矩阵值和总位移幅值等评价方法对有效独立法、有效独立-总位移法和距离系数-有效独立法三种方法进行评价。研究表明,有效独立-总位移法可以使所测得的模态之间正交性、可观性更好,提高剩余测点的应变能,是一种有效实用的传感器优化布置方法。 展开更多
关键词 大型水工结构 拱坝 传感器优化布置 有效独立-总位移 模态保证准则
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基于MF-EI法的水闸底板脱空参数反演
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作者 李火坤 方静 +1 位作者 黄伟 万子豪 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期936-942,1038,1039,共9页
为了更好地解决水工结构以损伤诊断为目标的传感器布置问题,以软基水闸为研究对象、水闸底板脱空为损伤类型,针对传统有效独立法未考虑结构损伤信息的缺陷,将模态柔度作为结构损伤敏感特征量,并引入结构的模态柔度修正有效独立法,提出... 为了更好地解决水工结构以损伤诊断为目标的传感器布置问题,以软基水闸为研究对象、水闸底板脱空为损伤类型,针对传统有效独立法未考虑结构损伤信息的缺陷,将模态柔度作为结构损伤敏感特征量,并引入结构的模态柔度修正有效独立法,提出基于模态柔度-有效独立法(modal flexibility-effective independent method,简称MFEI)的水闸底板脱空参数反演方法。采用模态置信准则、Fisher信息阵、条件数准则和奇异值分解比准则4种评价指标,分别对距离系数-有效独立法(distance coefficient-effective independence method,简称DC-EI)、有效独立-总位移法(effective independence-total displacement method,简称EI-TD)和MF-EI法进行评价,并将3种方法得到的布置方案应用到不同工况下软基水闸底板脱空动力学反演中,对比分析3种方法各工况脱空参数的反演结果。结果表明:MF-EI法测得的模态矩阵具有更好的正交性、可观测性和模态扩阶性,同时保留了对软基水闸底板脱空敏感的损伤信息,3种工况下的脱空参数反演识别精度分别提高至97.5%,96.1%和75.9%,是一种较为有效的水闸底板脱空参数反演方法。 展开更多
关键词 软基水闸 底板脱空 传感器优化布置 模态柔度-有效独立法 反演
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基于MSSP/DM-MAC法的传感器优化布置 被引量:7
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作者 桂成中 雷俊卿 +1 位作者 段志 张贤卿 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1499-1503,I0016,共6页
为简单有效地处理桥梁结构健康监测中传感器优化布置问题,从振动模态角度,提出一种基于模态分量加和法(MSSP)和差分法(DM)对传感器布设进行优化并采用模态置信准则(MAC)检验的方法。以某铁路系杆拱桥的主梁和主拱振动模态为例,分别采用M... 为简单有效地处理桥梁结构健康监测中传感器优化布置问题,从振动模态角度,提出一种基于模态分量加和法(MSSP)和差分法(DM)对传感器布设进行优化并采用模态置信准则(MAC)检验的方法。以某铁路系杆拱桥的主梁和主拱振动模态为例,分别采用MSSP法、MSSP/DM法、有效独立法(EI法)进行传感器布设优化比较,并检验其有效性。结果表明,EI法与MSSP/DM法优化结果差别较大。对于同一阶模态中的传感器优化布设位置数量,MSSP/DM-MAC法优化结果多于MSSP法相应数量,其优化位置处的振型模态向量之间正交性好且优化效果比MSSP法和EI法更好,可用于桥梁结构健康监测。 展开更多
关键词 模态分量加和 差分 有效独立 模态置信准则 传感器优化布设 系杆拱桥 桥梁健康监测
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三种传感器布点优化算法在系杆拱桥中的对比分析 被引量:3
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作者 刘纲 杨溥 +1 位作者 刘遥 翁尚彬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第11期190-193,共4页
对三种不同的传感器优化布点算法在系杆拱桥中的应用进行对比分析,研究不同算法的侧重点及优化效果。首先对三种优化方法的原理进行分析,然后以一大跨系杆拱桥为背景,研究桥面在三种方法下加速度传感器测点布设的差异,并采用四种评估准... 对三种不同的传感器优化布点算法在系杆拱桥中的应用进行对比分析,研究不同算法的侧重点及优化效果。首先对三种优化方法的原理进行分析,然后以一大跨系杆拱桥为背景,研究桥面在三种方法下加速度传感器测点布设的差异,并采用四种评估准则对传感器布置的优化效果进行对比分析,最后采用无量纲化技术将四种评估准则转化为综合评价体系。分析结果表明:不同的优化算法对优化效果的影响较大,在进行传感器的优化布设时,必须对不同的优化算法进行对比,以选取最优算法。 展开更多
关键词 测点优化 改进的有效独立 模态置信 协方差矩阵
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软基水闸底板脱空反演中的传感器优化布置方法
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作者 李火坤 方静 +3 位作者 黄伟 万子豪 涂源 刘双平 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2022年第5期45-51,共7页
为更好地使软基水闸底板脱空检测传感器系统达到监测成本和监测性能指标之间的最佳平衡,同时为解决传统的有效独立法和损伤灵敏度法不能兼顾模态线性独立和损伤敏感性的问题,提出了一种结合有效独立法和损伤灵敏度法的多目标传感器优化... 为更好地使软基水闸底板脱空检测传感器系统达到监测成本和监测性能指标之间的最佳平衡,同时为解决传统的有效独立法和损伤灵敏度法不能兼顾模态线性独立和损伤敏感性的问题,提出了一种结合有效独立法和损伤灵敏度法的多目标传感器优化布置方法。为解决模态数据冗余问题引入节点相似度函数,从动力学上探究水闸底板脱空对模态参数的影响,认为模态柔度为软基水闸底板脱空敏感特征量。以Fisher信息矩阵2-范数最大为目标,采用MAC矩阵非对角元最大值为评价指标,实现测点优化布置,并将测点优化结果应用于水闸底板脱空反演。结果表明:传感器优化布置后的水闸底板脱空参数识别值相对误差的平均值分别从28.3%、15.8%、39.3%降低至1%、1.9%、15.9%,验证了该方法的可靠性。 展开更多
关键词 软基水闸 底板脱空 传感器优化布置 有效独立 损伤灵敏 模态
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基于能耗最优的TLP张力腿水下无线监测组网方法研究 被引量:3
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作者 甘祥吉 黄龚赛 武文华 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第3期139-148,共10页
张力腿作为张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)的重要组成部分,服役水深大,动力学行为复杂多样。为了保障张力腿的结构安全,开展张力腿的水下全方位监测十分必要。文中以某TLP为依托,构建一套能耗最优的张力腿监测系统。首先,利... 张力腿作为张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)的重要组成部分,服役水深大,动力学行为复杂多样。为了保障张力腿的结构安全,开展张力腿的水下全方位监测十分必要。文中以某TLP为依托,构建一套能耗最优的张力腿监测系统。首先,利用附加质量法对张力腿进行湿模态分析,结合有效独立法与模态置信度准则确定张力腿监测节点的具体布设方案;其次,以能耗最低为优化目标,基于遗传算法建立了水下无线组网监测方案,同时讨论了监测节点存在失效时监测数据传输路径改变方案;最终,得到一套能耗最优的TLP张力腿水下无线组网监测方法,以降低水下监测系统维护成本。 展开更多
关键词 TLP 水下无线组网 遗传算 能耗优化 有效独立 模态置信准则
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钢管混凝土拱桥健康监测传感器优化布置方法
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作者 谢开仲 周剑希 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第4期864-870,共7页
提出一种针对超大跨钢管混凝土拱桥健康监测传感器的多重优化布置方法以保证桥梁在建设与营运阶段的安全性。首先以Fisher信息矩阵2-范数的变化率来优化目标模态数量,再综合考虑模态置信度矩阵非对角元的最大值及均值来优化传感器数量,... 提出一种针对超大跨钢管混凝土拱桥健康监测传感器的多重优化布置方法以保证桥梁在建设与营运阶段的安全性。首先以Fisher信息矩阵2-范数的变化率来优化目标模态数量,再综合考虑模态置信度矩阵非对角元的最大值及均值来优化传感器数量,最后基于有效独立法优化传感器的布置位置。以某主跨575 m的中承式钢管混凝土拱桥为例,通过有限元软件提取了结构的模态数据,根据多重优化布置方法对传感器的数量及位置进行了优化分析,结果表明:对于超大跨钢管混凝土拱桥,曲率模态是拱肋损伤识别的有效方法,确定传感器数量时要综合考虑模态置信度矩阵非对角元的最大值及均值。 展开更多
关键词 传感器优化 数值计算 Fisher信息矩阵 模态置信矩阵 曲率模态 有效独立
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振动测试中多目标传感器优化配置研究 被引量:15
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作者 吴子燕 简晓红 +1 位作者 张彬 闫云聚 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期888-892,共5页
在有效独立法(effective independence method,EFI)和运动能量法(kinetic energy method,KEM)的基础上,提出一种新的传感器优化布置方法——有效独立—驱动点残差法(effective independence driving-point residue method,EFI-DPR)。它... 在有效独立法(effective independence method,EFI)和运动能量法(kinetic energy method,KEM)的基础上,提出一种新的传感器优化布置方法——有效独立—驱动点残差法(effective independence driving-point residue method,EFI-DPR)。它以单位刚度的模态应变能作为驱动点残差系数(CDPRi)修正有效独立法(EFI)的传感器布置方案,同时考虑Fisher信息阵行列式值最大及模态应变能最大,可以避免有效独立法和运动能量法的局限性。文中以空间智能桁架结构为算例,运用均方差最小准则、抗噪性能最好准则和模态保证准则评价各种优化布置方法的优劣。数值分析表明,有效独立—驱动点残差法是三种优化方法中最好的方法。 展开更多
关键词 传感器优化配置 FISHER信息阵 模态应变能 有效独立-驱动点残差 模态保证准则
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基于振型的传感器优化布置与损伤识别
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作者 陈小玲 《交通科技》 2012年第3期36-37,共2页
为了对现役桥梁进行正确的状态评估,并对出现的损伤状况进行识别,文中基于有效独立法研究了传感器的优化布置,并采用柔度差法模拟了损伤识别情况。通过算例验证了该方法的有效性。
关键词 连续梁桥 有效独立 有限元
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