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基于VMD和FCM聚类算法的海上风机支撑结构损伤识别方法
1
作者
任义建
刁延松
+1 位作者
吕建达
侯敬儒
《振动与冲击》
北大核心
2025年第8期184-191,286,共9页
利用响应和有监督学习算法对运行状态下海上风机支撑结构进行损伤识别时,会遇到响应中能量占比很高的谐波成分影响和有监督学习算法需人工定义标签等问题。为此,利用变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)和模糊C均值(fuzz...
利用响应和有监督学习算法对运行状态下海上风机支撑结构进行损伤识别时,会遇到响应中能量占比很高的谐波成分影响和有监督学习算法需人工定义标签等问题。为此,利用变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)和模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法进行海上风机支撑结构损伤识别。为剔除响应中的谐波成分,首先利用VMD对加速度响应进行分解,选取结构模态响应(仅含有结构自振频率)作为分析信号。然后计算模态响应的时域、能量和能量比值及样本熵特征构造特征矩阵,利用主成分分析对特征矩阵进行降维,得到损伤特征矩阵。将损伤特征矩阵输入FCM聚类算法,通过聚类分析得到结构的损伤状态。位移激励下海上风机支撑结构损伤识别模型试验数据验证了该方法的有效性。该方法属于无监督学习算法,无需标注标签且不受谐波成分的影响。
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关键词
海上风机支撑结构
损伤识别
变分模态分解(VMD)
模糊C均值(FCM)聚类算法
无监督学习算法
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职称材料
海上风机支撑结构承载性能试验研究
2
作者
李芬
陈嘉辉
+1 位作者
杨宇
付娇娇
《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》
2024年第1期50-54,共5页
基于波流水槽开展的模型试验,设计了风机支撑结构受到水流、循环荷载、无水和静水环境条件等工况,获得了单向流作用、循环荷载作用以及单向流与循环荷载共同作用等不同荷载组合下风机支撑结构的承载性能.结果表明:循环荷载作用下风机支...
基于波流水槽开展的模型试验,设计了风机支撑结构受到水流、循环荷载、无水和静水环境条件等工况,获得了单向流作用、循环荷载作用以及单向流与循环荷载共同作用等不同荷载组合下风机支撑结构的承载性能.结果表明:循环荷载作用下风机支撑结构在无水条件下的产生的累积位移是静水条件下的46.12%,单向流和循环荷载共同作用时,支撑结构累积位移较单独荷载作用效果叠加时增加了60.84%.在有水的环境和多种荷载共同作用下,风机支撑结构承载性能有明显降低,因此,在海上风机结构设计和安全评估时应考虑多种荷载共同作用的影响.
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关键词
海上风机支撑结构
模型试验
循环荷载
承载性能
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职称材料
海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究
被引量:
5
3
作者
王德如
杨和振
《舰船科学技术》
北大核心
2017年第4期74-78,99,共6页
对海上风机支撑结构进行动力响应分析,求出结构危险节点的载荷谱和功率谱密度函数,结合疲劳损伤模型和Dirlik概率模型,分别在时域和频域内对支撑结构进行疲劳寿命分析。由于时域法计算疲劳寿命需进行应力循环计数,这一过程需处理的数据...
对海上风机支撑结构进行动力响应分析,求出结构危险节点的载荷谱和功率谱密度函数,结合疲劳损伤模型和Dirlik概率模型,分别在时域和频域内对支撑结构进行疲劳寿命分析。由于时域法计算疲劳寿命需进行应力循环计数,这一过程需处理的数据庞大,耗时长。频域法省去应力循环计数,代之以概率密度函数,可相对准确、快速地计算结构的疲劳寿命。分析结果表明,采用Dirlik概率模型的频域分析法能较准确地反映海上风机支撑结构在随机载荷作用下的疲劳损伤情况,计算结果误差在可接受范围内。
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关键词
海上风机支撑结构
疲劳寿命
频域
动力响应
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职称材料
基于AK-SS-CSM的海上风机支撑结构抗震可靠度分析
被引量:
1
4
作者
胡忠平
苏凯
+1 位作者
王珂
朱洪泽
《中国农村水利水电》
北大核心
2023年第2期178-184,共7页
为探讨地震荷载和结构抗力的不确定性对海上风机支撑结构抗震性能的影响,采用OpenSEES软件建立了塔筒-桩基础-土体非线性数值简化模型,将基于Kriging模型和子集模拟法的主动学习可靠度方法(AK-SS)与能力谱法(CSM)结合,研究了不同地震影...
为探讨地震荷载和结构抗力的不确定性对海上风机支撑结构抗震性能的影响,采用OpenSEES软件建立了塔筒-桩基础-土体非线性数值简化模型,将基于Kriging模型和子集模拟法的主动学习可靠度方法(AK-SS)与能力谱法(CSM)结合,研究了不同地震影响工况下支撑结构在寿命期内的可靠度变化,并探究厚度、埋深、直径以及砂土内摩擦角对结构可靠度的影响。结果表明:AK-SS相比于子集模拟法(SS)等其他可靠度计算方法计算更准确、高效;振型组合分布加载模式(SRSS)适用于由多阶振型控制的海上风机支撑结构;罕遇地震工况为结构的危险控制工况,泥面位移超过临界值为主要失效模式,但对于任一失效模式结构在服役期结束之前均满足目标可靠度要求;与埋深等因素相比,基础厚度、基础直径为结构抗震性能的控制因素,设计时应合理选择桩基础的几何尺寸。
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关键词
海上风机支撑结构
抗震可靠度
AK-SS
CSM
加载模式
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职称材料
题名
基于VMD和FCM聚类算法的海上风机支撑结构损伤识别方法
1
作者
任义建
刁延松
吕建达
侯敬儒
机构
青岛理工大学土木工程学院
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第8期184-191,286,共9页
基金
山东省自然科学基金面上项目(ZR2021ME239,ZR2021ME033)。
文摘
利用响应和有监督学习算法对运行状态下海上风机支撑结构进行损伤识别时,会遇到响应中能量占比很高的谐波成分影响和有监督学习算法需人工定义标签等问题。为此,利用变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)和模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法进行海上风机支撑结构损伤识别。为剔除响应中的谐波成分,首先利用VMD对加速度响应进行分解,选取结构模态响应(仅含有结构自振频率)作为分析信号。然后计算模态响应的时域、能量和能量比值及样本熵特征构造特征矩阵,利用主成分分析对特征矩阵进行降维,得到损伤特征矩阵。将损伤特征矩阵输入FCM聚类算法,通过聚类分析得到结构的损伤状态。位移激励下海上风机支撑结构损伤识别模型试验数据验证了该方法的有效性。该方法属于无监督学习算法,无需标注标签且不受谐波成分的影响。
关键词
海上风机支撑结构
损伤识别
变分模态分解(VMD)
模糊C均值(FCM)聚类算法
无监督学习算法
Keywords
offshore wind turbine supporting structure
damage identification
variational modal decomposition(VMD)
fuzzy C-means(FCM)clustering algorithm
unsupervised learning algorithm
分类号
TU317 [建筑科学—结构工程]
TU391 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
海上风机支撑结构承载性能试验研究
2
作者
李芬
陈嘉辉
杨宇
付娇娇
机构
武汉理工大学船海与能源动力工程学院
中交武汉港湾工程设计研究院有限公司
出处
《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》
2024年第1期50-54,共5页
基金
国家自然科学基金(52178353)。
文摘
基于波流水槽开展的模型试验,设计了风机支撑结构受到水流、循环荷载、无水和静水环境条件等工况,获得了单向流作用、循环荷载作用以及单向流与循环荷载共同作用等不同荷载组合下风机支撑结构的承载性能.结果表明:循环荷载作用下风机支撑结构在无水条件下的产生的累积位移是静水条件下的46.12%,单向流和循环荷载共同作用时,支撑结构累积位移较单独荷载作用效果叠加时增加了60.84%.在有水的环境和多种荷载共同作用下,风机支撑结构承载性能有明显降低,因此,在海上风机结构设计和安全评估时应考虑多种荷载共同作用的影响.
关键词
海上风机支撑结构
模型试验
循环荷载
承载性能
Keywords
offshore wind turbine support structure
model test
cyclic load
bearing capacity
分类号
TV32 [水利工程—水工结构工程]
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职称材料
题名
海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究
被引量:
5
3
作者
王德如
杨和振
机构
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室
出处
《舰船科学技术》
北大核心
2017年第4期74-78,99,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目资助(51009093)
国家自然科学重点基金项目资助(51379005)
文摘
对海上风机支撑结构进行动力响应分析,求出结构危险节点的载荷谱和功率谱密度函数,结合疲劳损伤模型和Dirlik概率模型,分别在时域和频域内对支撑结构进行疲劳寿命分析。由于时域法计算疲劳寿命需进行应力循环计数,这一过程需处理的数据庞大,耗时长。频域法省去应力循环计数,代之以概率密度函数,可相对准确、快速地计算结构的疲劳寿命。分析结果表明,采用Dirlik概率模型的频域分析法能较准确地反映海上风机支撑结构在随机载荷作用下的疲劳损伤情况,计算结果误差在可接受范围内。
关键词
海上风机支撑结构
疲劳寿命
频域
动力响应
Keywords
supporting structure of offshore wind turbine
fatigue life
frequency domain
dynamic response
分类号
P752 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
基于AK-SS-CSM的海上风机支撑结构抗震可靠度分析
被引量:
1
4
作者
胡忠平
苏凯
王珂
朱洪泽
机构
浙江华东工程咨询有限公司
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室
武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室
武汉大学海绵城市建设水系统湖北省重点实验室
出处
《中国农村水利水电》
北大核心
2023年第2期178-184,共7页
文摘
为探讨地震荷载和结构抗力的不确定性对海上风机支撑结构抗震性能的影响,采用OpenSEES软件建立了塔筒-桩基础-土体非线性数值简化模型,将基于Kriging模型和子集模拟法的主动学习可靠度方法(AK-SS)与能力谱法(CSM)结合,研究了不同地震影响工况下支撑结构在寿命期内的可靠度变化,并探究厚度、埋深、直径以及砂土内摩擦角对结构可靠度的影响。结果表明:AK-SS相比于子集模拟法(SS)等其他可靠度计算方法计算更准确、高效;振型组合分布加载模式(SRSS)适用于由多阶振型控制的海上风机支撑结构;罕遇地震工况为结构的危险控制工况,泥面位移超过临界值为主要失效模式,但对于任一失效模式结构在服役期结束之前均满足目标可靠度要求;与埋深等因素相比,基础厚度、基础直径为结构抗震性能的控制因素,设计时应合理选择桩基础的几何尺寸。
关键词
海上风机支撑结构
抗震可靠度
AK-SS
CSM
加载模式
Keywords
offshore wind turbine support structure
seismic reliability
AK-SS
CSM
loading mode
分类号
TM614 [电气工程—电力系统及自动化]
TU473.1 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于VMD和FCM聚类算法的海上风机支撑结构损伤识别方法
任义建
刁延松
吕建达
侯敬儒
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
海上风机支撑结构承载性能试验研究
李芬
陈嘉辉
杨宇
付娇娇
《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究
王德如
杨和振
《舰船科学技术》
北大核心
2017
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
4
基于AK-SS-CSM的海上风机支撑结构抗震可靠度分析
胡忠平
苏凯
王珂
朱洪泽
《中国农村水利水电》
北大核心
2023
1
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职称材料
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