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基于结构多维特征构建图卷积神经网络的结构损伤识别方法
1
作者
杨建辉
赵清瑄
蒲脯林
《湖南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第8期158-171,共14页
以数据为驱动的深度学习结构损伤识别(structural damage identification,SDI)效果受结构复杂程度、模型构建方法及数据规模等因素影响较大.本文引入图卷积神经网络(graph convolutional neural network,GCN)以整合结构节点间的属性特征...
以数据为驱动的深度学习结构损伤识别(structural damage identification,SDI)效果受结构复杂程度、模型构建方法及数据规模等因素影响较大.本文引入图卷积神经网络(graph convolutional neural network,GCN)以整合结构节点间的属性特征,从图的视角挖掘节点间的复杂属性关系,为SDI提供多维度学习信息.为此,设计了一种融合结构多维特征的图卷积神经网络模型(graph convolutional neural network integrating multi-dimensional features of structure,S-GCN),基于结构振动数据构造损伤特征矩阵,并通过衍生图网络,以图的节点和边表征结构节点的连接关系,构建边索引矩阵,将结构损伤状态、振动数据及节点属性等多维特征信息输入GCN进行结构损伤特征提取及预测识别,探索结构多维特征信息驱动下的GCN在损伤预测中的应用效果.通过两个钢结构验证方法的可行性及有效性,结果表明,S-GCN能够整合结构多维特征信息,对两个结构对象均实现了较高的损伤预测准确性,并展现出良好的噪声鲁棒性.进一步的对比分析显示,相较于三种非GCN模型,S-GCN能够高效地依托节点间关系快速更新节点特征并预测节点损伤状态,其损伤识别准确率、计算效率及网络各层演进过程均优于对比模型,验证了在结构损伤识别中融合结构空间特征的有效性.
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关键词
结构
损伤识别
图卷积神经网络
结构多维特征融合
噪声鲁棒性
训练效率
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职称材料
题名
基于结构多维特征构建图卷积神经网络的结构损伤识别方法
1
作者
杨建辉
赵清瑄
蒲脯林
机构
兰州交通大学电子与信息工程学院
出处
《湖南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第8期158-171,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(62361034)
甘肃省科技计划项目(25JRRA184)。
文摘
以数据为驱动的深度学习结构损伤识别(structural damage identification,SDI)效果受结构复杂程度、模型构建方法及数据规模等因素影响较大.本文引入图卷积神经网络(graph convolutional neural network,GCN)以整合结构节点间的属性特征,从图的视角挖掘节点间的复杂属性关系,为SDI提供多维度学习信息.为此,设计了一种融合结构多维特征的图卷积神经网络模型(graph convolutional neural network integrating multi-dimensional features of structure,S-GCN),基于结构振动数据构造损伤特征矩阵,并通过衍生图网络,以图的节点和边表征结构节点的连接关系,构建边索引矩阵,将结构损伤状态、振动数据及节点属性等多维特征信息输入GCN进行结构损伤特征提取及预测识别,探索结构多维特征信息驱动下的GCN在损伤预测中的应用效果.通过两个钢结构验证方法的可行性及有效性,结果表明,S-GCN能够整合结构多维特征信息,对两个结构对象均实现了较高的损伤预测准确性,并展现出良好的噪声鲁棒性.进一步的对比分析显示,相较于三种非GCN模型,S-GCN能够高效地依托节点间关系快速更新节点特征并预测节点损伤状态,其损伤识别准确率、计算效率及网络各层演进过程均优于对比模型,验证了在结构损伤识别中融合结构空间特征的有效性.
关键词
结构
损伤识别
图卷积神经网络
结构多维特征融合
噪声鲁棒性
训练效率
Keywords
structural damage identification
graph convolutional neural network
structural multidimensional feature fusion
noise robustness,training efficiency
分类号
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于结构多维特征构建图卷积神经网络的结构损伤识别方法
杨建辉
赵清瑄
蒲脯林
《湖南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
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