结构损伤识别的非概率不确定性方法研究

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雅宝题库解析：
在航空航天、土木、机械以及风力发电等工程领域中，许多结构在过载、腐蚀、材料老化等不可预见因素的影响下会发生累积损伤，这些损伤会导致结构无法正常工作甚至失效；而且由于制造误差、测量误差、建模误差等因素的影响，会使结构参数、测量数据中涉及到各种不确定性。因此研究不确定性结构的损伤识别题目对结构的安全性具有重要的实际意义。本文基于模型修正理论和区间分析方法，系统地研究了不确定性结构损伤识别的非概率方法，主要工作及成果包括以下几个方面：1、针对结构损伤识别题目中的测量数据不确定性，分别提出了基于模糊理论、灰数理论以及信息熵理论的不确定性测量数据非统计定量化方法，得到准确、可靠的测量参数区间估计，为不确定性结构非概率损伤识别方法研究奠定了基础。2、提出了基于静力位移的不确定性结构损伤识别非概率方法。利用测量的静力位移数据，对参考（理论）模型进行区间模型修正，分别得到未损伤模型、损伤模型的单元刚度参数区间，进而通过提出的非概率损伤判据PoDE（Possibility of Damage Existence）识别出结构损伤，讨论了不同工况（加载位置）对损伤识别结果的影响，并与概率方法进行了比较。3、提出了基于加速度响应的不确定性结构损伤识别非概率方法。利用测量的加速度响应数据，对参考模型进行区间模型修正，分别得到未损伤模型、损伤模型的单元刚度参数区间，再通过提出的非概率损伤判据PoDE识别结构损伤，讨论了损伤程度以及噪声对损伤识别结果的影响，并与概率方法进行了比较。4、提出了基于结构固有频率的不确定性结构损伤识别非概率方法。利用测量的结构固有频率数据，对参考模型进行区间模型修正，分别得到未损伤模型、损伤模型的单元刚度参数区间，通过提出的非概率损伤判据PoDE识别结构损伤，讨论了单损伤、多损伤、使用固有频率数量、损伤程度以及噪声对损伤识别结果的影响，并与Monte Carlo方法进行了比较。5、提出了基于多种测量信息的不确定性结构损伤集员识别方法。对基于静力位移的多工况集员识别以及基于加速度响应和固有频率的集员识别进行了研究，结果表明集员识别方法可以综合考虑多种测量数据所包含的结构损伤信息，能够克服基于单一测量数据损伤识别方法的局限性，有效减小识别参数的区间宽度，降低了区间分析的保守性，使得损伤识别结果更加准确、可靠。本文通过平面桁架、悬臂梁以及板等典型工程结构，对本文提出的结构损伤识别非概率方法进行数值验证，本文方法对不同结构、不同损伤单元数量、不同损伤程度、不同噪声程度均具有良好的适用性。通过与概率方法对比研究，表明本文方法在只需不确定量上下界的情况下，就可以得到很好的识别结果，在贫信息、少数据情况下是处理不确定性结构损伤识别题目的有效途径，具有很好的工程应用价值。