结构损伤识别的残余向量法及数值仿真 被引量：1

1

作者 李范春 李成 杜玲 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期250-253,共4页

为了找到对小损伤较敏感的参数,在结构自由振动微分方程基础上,利用广义逆和矩阵投影定理,导出了识别效果很好的残余向量投影范数.确定了损伤单元,计算了该损伤单元的损伤因子.算例分析发现,该参数对结构损伤非常敏感,能识别出结构中的... 为了找到对小损伤较敏感的参数,在结构自由振动微分方程基础上,利用广义逆和矩阵投影定理,导出了识别效果很好的残余向量投影范数.确定了损伤单元,计算了该损伤单元的损伤因子.算例分析发现,该参数对结构损伤非常敏感,能识别出结构中的微小损伤,而且不受损伤位置的约束,仅需要结构的前几阶模态就能达到很好的效果. 展开更多

关键词 损伤识别 模态分析 广义逆 残余向量投影范数

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一种改进的残余力向量法在结构损伤识别中的应用 被引量：1

2

作者 康哲民 雷能忠 祖庆芝 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期263-269,共7页

残余力向量法是结构损伤识别中常用的方法,复杂结构中单元数量较多而损伤位置较少,容易造成无关变量增多,进而导致计算量过大的问题。鉴于此,本文提出一种改进的残余力向量法用于结构的损伤识别。该方法利用刚度联系向量与残余力向量之... 残余力向量法是结构损伤识别中常用的方法,复杂结构中单元数量较多而损伤位置较少,容易造成无关变量增多,进而导致计算量过大的问题。鉴于此,本文提出一种改进的残余力向量法用于结构的损伤识别。该方法利用刚度联系向量与残余力向量之间线性相关的特性,以向量投影值作为损伤定位的影响系数,初步筛选出结构可能出现损伤的单元范围。在此基础上,构建出残余力向量对应的线性方程组,根据顺序主子式不为零的条件,对线性方程组进行行初等变换,再根据单元的数量保留前n维线性方程,通过求解该方程组的代数解可得到该结构单元的刚度损伤参数。以简支梁为例的数值模拟表明,本文方法可减少无关单元变量的计算,降低残余力向量的维度并且具有较好的抗噪能力。 展开更多

关键词 残余力向量法 损伤识别 线性相关 刚度联系矩阵 抗噪分析

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基于残余力向量法和改进遗传算法的结构损伤识别研究 被引量：15

3

作者 袁颖 林皋 +1 位作者 闫东明 周爱红 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期224-230,共7页

提出了一种基于残余力向量法和改进遗传算法的结构损伤识别方法。文中首先对残余力向量法和遗传算法的基本理论进行了介绍。在无噪声的情况下,使用任意一阶模态数据,残余力向量法都能够对损伤进行准确定位。但是,振动测试数据中往往包... 提出了一种基于残余力向量法和改进遗传算法的结构损伤识别方法。文中首先对残余力向量法和遗传算法的基本理论进行了介绍。在无噪声的情况下,使用任意一阶模态数据,残余力向量法都能够对损伤进行准确定位。但是,振动测试数据中往往包含噪声,导致运用残余力向量法进行损伤识别完全不可行。考虑到这个问题,在常规模态分析的基础上,以节点的残余力向量构造用于遗传搜索优化的目标函数形式,然后利用改进的遗传算法重点进行了噪声条件下的结构损伤定位和定量研究。最后,本文用一个平面桁架模型进行了数值模拟,验证了所提出方法的有效性,并对方法应用中存在的一些问题进行了深入分析,得出了一些有益的结论。 展开更多

关键词 损伤识别 残余力向量法 噪声 遗传算法

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运用改进残余力向量法的结构损伤识别研究 被引量：12

4

作者 何伟 陈淮 +1 位作者 王博 李静斌 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期379-382,共4页

针对结构损伤识别时测试结构模态振型不完备的情况,采用了自由度凝聚方法进行模型凝聚,并给出了缩聚模型的残余力向量计算公式,证明了残余力向量对结构损伤单元的敏感性。为减小自由度凝聚及测量等因素带来的误差影响,提出了一种改进的... 针对结构损伤识别时测试结构模态振型不完备的情况,采用了自由度凝聚方法进行模型凝聚,并给出了缩聚模型的残余力向量计算公式,证明了残余力向量对结构损伤单元的敏感性。为减小自由度凝聚及测量等因素带来的误差影响,提出了一种改进的残余力向量法。该方法首先通过测试损伤结构多阶模态得到残余力向量,并计算相对于损伤前结构的残余力向量得到残余力向量差矩阵,选取向量差矩阵各行元素中最大绝对值组成改进的残余力向量。损伤识别时,先运用改进的残余力向量确定可能损伤单元,再运用筛选法计算单元损伤程度。数值仿真算例说明,采用该方法只需结构的前几阶低阶频率和振型,就可以快速准确地识别出结构的损伤,显示了该方法具有较好的抗噪性。 展开更多

关键词 损伤识别 残余力向量 模型缩聚 噪声

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基于残余力向量的结构损伤识别两步法 被引量：18

5

作者 刘济科 杨秋伟 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期1-4,共4页

提出了一种基于残余力向量进行结构损伤识别的两步法。通过计算各单元体的损伤定位标准(DLAC)值来判定可能出现损伤的单元;采用刚度联系向量来代表单元体,使计算DLAC值简单,且计算量小。利用最佳逼近向量法来精确定位并计算损伤程度。... 提出了一种基于残余力向量进行结构损伤识别的两步法。通过计算各单元体的损伤定位标准(DLAC)值来判定可能出现损伤的单元;采用刚度联系向量来代表单元体,使计算DLAC值简单,且计算量小。利用最佳逼近向量法来精确定位并计算损伤程度。为使该方法更具实用价值,将最佳逼近向量法从单个损伤推广至多个损伤的情况。算例表明,此方法仅需一阶模态参数便可有效进行损伤识别,因而合理可靠、精度高。 展开更多

关键词 损伤识别 残余力向量 两步法

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基于残余力向量的高桩码头基桩损伤诊断研究 被引量：4

6

作者 张干 孙熙平 +1 位作者 王倩 张强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期188-192,203,共6页

对于有上部结构的髙桩码头基桩损伤诊断研究,目前国内外还没有提出一种实用可行的诊断方法。根据振动微分方程,推导出残余力向量的表达式,定义残余力向量绝对值作为损伤诊断指标。以一高桩码头排架为研究对象,在多种工况下,基于残余力... 对于有上部结构的髙桩码头基桩损伤诊断研究,目前国内外还没有提出一种实用可行的诊断方法。根据振动微分方程,推导出残余力向量的表达式,定义残余力向量绝对值作为损伤诊断指标。以一高桩码头排架为研究对象,在多种工况下,基于残余力向量法,模拟诊断排架基桩的损伤。数值模拟结果表明:以残余力向量绝对值作为诊断指标,对损伤较为敏感,只需结构的低阶模态,就可以准确快速地识别出结构的损伤,为髙桩码头基桩损伤诊断提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 高桩码头基桩 环境激励 有限元模型 残余力向量 损伤诊断

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结构损伤识别中的广义残余力向量差法研究 被引量：8

7

作者 何伟 何容 李亚伟 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2013年第3期48-53,共6页

采用矩阵摄动有限元方法,给出了结构损伤识别方程。为减小模型误差和测试误差对损伤识别结果的影响,利用残余力向量对损伤单元的敏感性,提出了广义残余力向量差的概念。为提高损伤识别结果精度和计算效率,联合采用广义残余力向量差定位... 采用矩阵摄动有限元方法,给出了结构损伤识别方程。为减小模型误差和测试误差对损伤识别结果的影响,利用残余力向量对损伤单元的敏感性,提出了广义残余力向量差的概念。为提高损伤识别结果精度和计算效率,联合采用广义残余力向量差定位与频率变化定量的结构损伤识别方法,先运用广义残余力向量差来初步确定损伤位置,再根据频率摄动运用测试精度较高的频率筛选计算损伤程度并确认损伤位置。实例证明,即使考虑测试误差,该方法仍然可以实现对损伤位置和程度的快速准确识别,具有较强的噪声鲁棒性。 展开更多

关键词 摄动 损伤识别 频率 残余力向量 噪声

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基于静力残余力向量的结构损伤评估方法 被引量：7

8

作者 杨秋伟 周聪 +1 位作者 李翠红 罗帅 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期625-630,共6页

残余力向量法是一类常用的损伤识别方法,现有的残余力向量法都是基于动力测试的模态参数,和动力测试数据相比,静力测试数据往往精度更高,且无需模态分析等复杂操作。鉴于此,本文提出一种静力残余力向量法用于结构损伤评估。所提方法利... 残余力向量法是一类常用的损伤识别方法,现有的残余力向量法都是基于动力测试的模态参数,和动力测试数据相比,静力测试数据往往精度更高,且无需模态分析等复杂操作。鉴于此,本文提出一种静力残余力向量法用于结构损伤评估。所提方法利用静力测试位移数据,并结合结构有限元模型的刚度矩阵,定义了静力残余力向量,根据该向量中不为零的元素来判断损伤自由度,再根据自由度和单元之间的对应关系来确定发生损伤的位置,并进一步提出一种求解损伤参数的代数解法。另外,针对实践中角位移难以测量的情况,进一步提出了一种静力缩聚残余力向量法,拓宽了所提方法的应用范围。以桁架结构和梁结构模型为例对所提方法进行了验证,数值算例结果说明所提方法合理有效。 展开更多

关键词 损伤识别 残余力向量 静力测试 模型缩聚 位移 代数解

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基于残余力向量法的悬臂梁损伤识别研究 被引量：4

9

作者 张向东 王志华 马宏伟 《太原理工大学学报》 CAS 2003年第5期529-531,539,共4页

从自由振动微分方程出发详细推导了残余力向量的表达式 ,以一矩形等截面悬臂梁为研究对象 ,利用残余力向量法 ,通过数值模拟 ,实现了对预制裂纹梁的损伤识别 ;鉴于实际结构建模的误差 ,提出了改进的残余力向量法 。

关键词 损伤识别 残余力向量 悬臂粱

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基于LSTM神经网络和残余力向量法的结构损伤识别 被引量：2

10

作者 宋福春 杨子豪 +2 位作者 付聿旻 崔福和 白祥鸽 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第5期872-879,共8页

目的 为减少传统残余力向量法的工作量,提高计算效率,提出一种采用LSTM神经网络与残余力向量法相结合方法。方法 以结构损伤后的残余力作为LSTM神经网络的损伤识别指标,建立输入与输出之间模型,同时运用分步损伤识别法,对可能存在损伤... 目的 为减少传统残余力向量法的工作量,提高计算效率,提出一种采用LSTM神经网络与残余力向量法相结合方法。方法 以结构损伤后的残余力作为LSTM神经网络的损伤识别指标,建立输入与输出之间模型,同时运用分步损伤识别法,对可能存在损伤的结构进行判断,并通过简支梁模型进行验证。结果 LSTM神经网络对简支梁损伤情况判断较为准确,在样本数为350组的情况下,其分类准确率为97%,训练结果的均方根误差值为0.64,预测结果的最大误差为3.7%;噪声水平在10%及以下时,最大误差为6.8%,噪声水平在15%及以下时仍可对单损伤做出较为准确的判断,最大误差为9.4%,抗噪性较好。结论 所设计的基于残余力LSTM神经网络对结构损伤定位与程度识别效果较好,具有一定可行性。 展开更多

关键词 结构损伤识别 LSTM神经网络 残余力向量法 损伤评估

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基于时域残余力向量特征分解的结构损伤识别方法研究 被引量：4

11

作者 曹震雄 翁顺 +4 位作者 李佳靖 陈志丹 于虹 闫俊锋 余兴胜 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1516-1526,共11页

提出基于时域残余力向量的结构损伤识别方法。从结构振动方程出发,推导强迫振动条件下由结构动力响应求解时域残余力向量的表达式。时域残余力向量包含与损伤过程相关的时间信息,可以用来识别损伤发生的时刻。通过结点时域残余力向量值... 提出基于时域残余力向量的结构损伤识别方法。从结构振动方程出发,推导强迫振动条件下由结构动力响应求解时域残余力向量的表达式。时域残余力向量包含与损伤过程相关的时间信息,可以用来识别损伤发生的时刻。通过结点时域残余力向量值的变异系数建立损伤位置指标,识别损伤位置。建立结构残余力矩阵特征分解方法,特征分解获得的特征向量在损伤前后不发生改变,而特征值与单元刚度相关。因此,可以从特征值中提取单元刚度参数构建损伤程度参数,直接识别损伤程度。将时域残余力向量方法应用于武汉军山大桥模型的损伤识别,结果表明:提出的方法在单点激励和多点激励下均可高精度地识别出损伤发生的时刻、位置和程度。提出的方法通过对时域残余力向量特征分解提取损伤时刻、位置和程度指标,计算过程直观且精度高,避免了繁琐的时频变换、优化迭代等计算过程。 展开更多

关键词 结构健康监测 结构损伤识别 残余力向量 矩阵特征分解

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基于残余力向量的连续梁损伤直接识别法

12

作者 陆国东 邹万杰 +2 位作者 李传高 章云霞 陆进 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第4期766-770,共5页

为直接识别出基于残余力向量法的连续梁结构损伤,提出先由灵敏度分析求得结构刚度联系矩阵,再由结构刚度联系矩阵将损伤结构的刚度摄动矩阵展开,得到新的结构残余力向量方程,通过求解此方程即可识别出连续梁结构的损伤位置和程度,进一... 为直接识别出基于残余力向量法的连续梁结构损伤,提出先由灵敏度分析求得结构刚度联系矩阵,再由结构刚度联系矩阵将损伤结构的刚度摄动矩阵展开,得到新的结构残余力向量方程,通过求解此方程即可识别出连续梁结构的损伤位置和程度,进一步运用所提出方法对七跨连续梁结构进行损伤识别,结果表明,识别精确度较高,从而验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 残余力向量 刚度联系矩阵 损伤直接识别

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结构损伤识别的数值模拟 被引量：2

13

作者 李范春 李成 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第5期119-126,共8页

为了找到一个对小损伤较敏感的参数,在结构自由振动微分方程基础上,结合损伤结构的测试数据(用有限元模型的计算结果来模拟),得到残余向量,利用广义逆和矩阵投影定理,导出了一个具有很好识别效果的参数:残余向量投影范数。从中很容易确... 为了找到一个对小损伤较敏感的参数,在结构自由振动微分方程基础上,结合损伤结构的测试数据(用有限元模型的计算结果来模拟),得到残余向量,利用广义逆和矩阵投影定理,导出了一个具有很好识别效果的参数:残余向量投影范数。从中很容易确定出损伤单元,进而计算出这个损伤单元的损伤因子即损伤程度。通过算例分析,发现该参数对结构中损伤非常敏感,能识别出结构中的微小损伤,而且不受损伤位置的约束,仅需要结构的前几阶模态就能达到很好的效果。 展开更多

关键词 损伤识别 模态分析 广义逆 残余向量投影范数

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麻花钻圆度误差测量的构造性方法的研究

14

作者 葛动元 姚锡凡 黄英杰 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第10期170-172,共3页

在对麻花钻圆度误差进行测量时,利用万能工具显微镜及附件对麻花钻棱边主切削刃处横截面圆弧的采样点坐标进行测量。为了平滑数据噪声,采用豪斯赫尔德正交变换法等构造性方法来进行数据处理,以达到求解较好的数值稳定性,获得麻花钻横截... 在对麻花钻圆度误差进行测量时,利用万能工具显微镜及附件对麻花钻棱边主切削刃处横截面圆弧的采样点坐标进行测量。为了平滑数据噪声,采用豪斯赫尔德正交变换法等构造性方法来进行数据处理,以达到求解较好的数值稳定性,获得麻花钻横截面拟合椭圆方程系数较高精度的数值解,并据此求取拟合椭圆的中心坐标,得到麻花钻棱边主切削刃处横截面的圆度误差。 展开更多

关键词 最小二乘法 残余向量 优化 正规方程组 豪斯赫尔德正交变换 病态性

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构造性方法在摄像机标定中的应用研究

15

作者 葛动元 姚锡凡 向文江 《机床与液压》 北大核心 2010年第1期11-13,46,共4页

在摄像机标定时,由于所采用的数学模型(针孔模型)只是一种近似的模型,以及干扰与图像处理时所产生的噪声,使得在求解投影矩阵时会形成较大的误差。根据豪斯赫尔德正交变换具有不改变被变换向量长度的特性,采用优化的方法来求得法方程的... 在摄像机标定时,由于所采用的数学模型(针孔模型)只是一种近似的模型,以及干扰与图像处理时所产生的噪声,使得在求解投影矩阵时会形成较大的误差。根据豪斯赫尔德正交变换具有不改变被变换向量长度的特性,采用优化的方法来求得法方程的解析解,得到摄像机的投影矩阵,以提高标定精度。最后根据标定块特征点在世界坐标系的坐标与投影矩阵求得其投影点的坐标,以其与相对应的实际图像坐标的残差的均方值作为标定精度的性能指标,进行精度分析。 展开更多

关键词 计量学 摄像机标定 残余向量 优化 正规方程组 豪斯赫尔德正交变换 病态性

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基于改进遗传算法的桥梁结构损伤识别应用研究 被引量：9

16

作者 袁颖 林皋 +1 位作者 周爱红 闫东明 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期186-190,共5页

提出了一种基于残余力向量和改进遗传算法的桥梁结构损伤识别方法。在无噪声的情况下,使用任意一阶模态数据,残余力向量法都能够对损伤进行准确定位。但是,振动测试数据中往往包含噪声,导致运用残余力向量法进行损伤识别完全不可行。考... 提出了一种基于残余力向量和改进遗传算法的桥梁结构损伤识别方法。在无噪声的情况下,使用任意一阶模态数据,残余力向量法都能够对损伤进行准确定位。但是,振动测试数据中往往包含噪声,导致运用残余力向量法进行损伤识别完全不可行。考虑到这个问题,在常规模态分析的基础上,以节点的残余力向量构造目标函数,提出了一种用于遗传搜索优化的目标函数形式。利用改进遗传算法重点进行了噪声条件下的结构损伤定位和定量研究,并对遗传算法的参数选取问题进行了深入探讨。遗传算法的主要改进包括:采用浮点编码、采用基于标准化几何分布排名的选择策略、采用最优保存策略、采用算术交叉算子、采用自适应变异算子。最后,本文用一个连续梁桥模型进行了数值模拟,验证了所提出方法的有效性,并对方法应用中存在的一些问题进行了深入探讨。 展开更多

关键词 损伤识别 残余力向量法 噪声 遗传算法

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遗传算法在结构损伤识别中的应用研究 被引量：10

17

作者 袁颖 林皋 +1 位作者 柳春光 周爱红 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2005年第4期369-374,共6页

结构损伤识别是结构系统在使用期间进行监测和维护的重要组成部分,而基于动态测试技术的结构损伤识别方法又是近来研究的热点。本文提出了一种基于改进遗传算法的结构损伤识别方法,主要改进包括:浮点编码、基于标准化几何分布排名的选... 结构损伤识别是结构系统在使用期间进行监测和维护的重要组成部分,而基于动态测试技术的结构损伤识别方法又是近来研究的热点。本文提出了一种基于改进遗传算法的结构损伤识别方法,主要改进包括:浮点编码、基于标准化几何分布排名的选择策略、最优保存策略、算术交叉算子、非均匀变异算子。在常规模态分析的基础上,以节点的残余力向量构造目标函数,提出了一种用于遗传搜索优化的新的目标函数形式。利用遗传算法重点进行了噪声条件下的结构损伤定位和定量研究,并用一平面桁架模型进行了数值模拟。结果表明:提出的方法不仅能够同时进行结构的损伤定位和定量计算,而且抗噪性能很好。最后,对方法应用中存在的一些问题进行了深入分析,给出了一些有益的结论。 展开更多

关键词 损伤识别 残余力向量法 噪声 遗传算法

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结构损伤识别中的模型缩聚问题 被引量：10

18

作者 刘济科 杨秋伟 邹铁方 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期1-4,8,共5页

将逐级近似模型缩聚法用于工程结构损伤识别问题中。以一个平面桁架结构为算例,比较了残余力向量法在各级缩聚模型下的损伤识别结果。结果表明:无论对哪种缩聚方法,并非缩聚模型的级数越高损伤识别效果越好,采用逐级近似的GUYAN法时第... 将逐级近似模型缩聚法用于工程结构损伤识别问题中。以一个平面桁架结构为算例,比较了残余力向量法在各级缩聚模型下的损伤识别结果。结果表明:无论对哪种缩聚方法,并非缩聚模型的级数越高损伤识别效果越好,采用逐级近似的GUYAN法时第二级缩聚模型识别精度最高,采用改进GUYAN递推缩聚法时第一级缩聚模型识别精度最好。分析了出现这种结果的深层次原因,指出了在模型缩聚逐级近似过程中存在的对结构损伤识别有利和不利的2种趋势,给出了良好的模型缩聚方法应该满足的2个条件。 展开更多

关键词 损伤识别 模型缩聚 残余力向量法 Guyan法

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分阶段结构损伤诊断方法 被引量：3

19

作者 李文雄 陈存恩 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2011年第6期84-89,共6页

在现有分步损伤诊断方法的基础上,提出了一种3阶段结构损伤诊断方法。通过对遗传算法的特点进行分析,提出以逐步评定并排除无损单元的思路来处理结构损伤诊断问题。提出的分步方法中,应用了多次灵敏度遗传算法计算来进行无损单元排除,... 在现有分步损伤诊断方法的基础上,提出了一种3阶段结构损伤诊断方法。通过对遗传算法的特点进行分析,提出以逐步评定并排除无损单元的思路来处理结构损伤诊断问题。提出的分步方法中,应用了多次灵敏度遗传算法计算来进行无损单元排除,同时结合残余力向量指标对损伤大致位置进行判断。算例证明,在单纯用1种方法难以完成损伤诊断的情况下,用分步处理的方法能得到很好的效果,同时表明了多次灵敏度遗传算法计算是逐步排除无损单元的有效途径。 展开更多

关键词 损伤 分阶段诊断方法 遗传算法 残余力向量

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不完整测量条件下检测桁架结构损伤的一种方法 被引量：1

20

作者 杨秋伟 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期1-4,共4页

提出一种利用不完整测量的模态数据检测桁架结构损伤的方法。首先采用改进的残余力向量法预先评估可能的损伤区域,在此基础上再利用特征值灵敏度法精确判断损伤位置和求解损伤程度。以一个平面桁架结构为算例验证该方法。结果表明,文中... 提出一种利用不完整测量的模态数据检测桁架结构损伤的方法。首先采用改进的残余力向量法预先评估可能的损伤区域,在此基础上再利用特征值灵敏度法精确判断损伤位置和求解损伤程度。以一个平面桁架结构为算例验证该方法。结果表明,文中所提方法能在测量数据不完整的条件下成功识别出桁架结构的损伤情况。 展开更多

关键词 损伤检测 残余力向量 固有频率 灵敏度

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