基于多源信息融合的结构损伤识别方法研究

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1、隶劫大·嘤博士学位论文万方数据基于多源信息融合的结构损伤识别方法研究研究生姓名．-．割洼本论文获国家杰出青年基金资助项目(50725858)，东南大学优秀博士论文基金(0705)资助万方数据STUDYONTRUCTURALDAMAGEDETECTIONMETHODSBASEDONMUl月I．SOURCEINFORMATIONFUSIONADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringByLIUTaoSupervisedByProf．LIAi—qunScho

2、olofCivilEngineeringSoutheastUniversityOctober2014吣6一㈣艘帆8一帆5㈣一万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文

3、的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生虢趔距翩签名基数期：挫丝：r万方数据摘要结构健康监测是目前国内外土木工程领域的研究热点，结构损伤识别与状态评估是结构健康监测理论的主要内容之一。多源信息融合技术发轫于军事领域，最近二十年在民用领域有了较多的应用，其性能稳定、覆盖范围广、可靠度高等特点非常适用于故障诊断。本文以大跨斜拉桥

4、结构为研究对象，以润扬长江大桥斜拉桥为背景工程，从理论分析、方法构建、数值模拟、试验验证和应用研究五个方面，系统地开展了基于多源信息融合的结构损伤识别方法研究。本文的主要工作和成果如下：1、提出了基于多源信息融合的结构损伤识别基本原理和方法。主要内容是；①在基于不确定性推理的多源信息融合技术的基础上，建立了面向特征级多源信息融合的结构损伤识别基本原理。②应用多元信息融合技术对传统的结构损伤识别方法进行了改进，提出了两种基于多源信息融合的结构损伤识别基本方法一一基于多种方法融合的结构损伤识别方法和基于多模态信息融合的结构损伤识别方法。③开展了简支梁和混凝土组合箱梁桥数值模型损

5、伤分析。分析结果表明：这两种基于多源信息融合的结构损伤识别基本方法具有良好的损伤敏感性和噪声鲁棒性，能够准确识别基本的基于振动的结构损伤识别方法无法识别的结构损伤。2、建立了基于改进证据理论的结构损伤识别方法。主要内容是：①针对证据理论的优缺点，详细分析了证据理论推理悖论的各种情况，介绍了证据冲突的量化评价方法，提出了证据间的加权分配方法。②基于证据间的加权分配方法和修正的合成法则，提出了改进的证据理论，并建立了基于改进证据理论的结构损伤识别方法。③针对基于改进证据理论的结构损伤识别方法进行了数值模型损伤分析。分析结果表明：证据问的加权分配方法可以有效缓解证据间的冲突，基于

6、改进证据理论的结构损伤识别方法比基于传统证据理论的结构损伤识别方法具有更好的损伤敏感性和噪声鲁棒性。3、将本文提出的基于多源信息融合的结构损伤识别基本方法和基于改进证据理论的结构损伤识别方法，应用于钢筋混凝土单向板损伤试验和大跨斜拉桥模型试验，分别针对钢筋混凝土板裂缝和大跨斜拉桥斜拉索损伤进行识别。分析结果表明，与基本的基于振动的结构损伤识别方法相比，基于多源信息融合的结构损伤识别基本方法和基于改进证据理论的结构损伤识别方法对于钢筋混凝土板裂缝和大跨斜拉桥斜拉索损伤有更好的敏感性，能够准确识别试验设计的损伤。同时可以看出，基于改进证据理论的结构损伤识别方法的识别效果明显优于

7、基于传统证据理论的结构损伤识别方法。4、开展了大跨斜拉桥结构损伤识别应用研究。将本文提出的基于多源信息融合的结构损伤识别基本方法和基于改进证据理论的结构损伤识别方法，应用于润扬大桥斜拉桥基准有限元模型，进行斜拉索损伤识别，从损伤敏感性和噪声鲁棒性两个方面进行了分析。分析结果表明：与基本的基于振动的结构损伤识别方法相比，基于多源信息融合的结构损伤识别方法对斜拉索损伤更为敏感，并具有更好的抗噪性。与基于传统证据理论的结构损伤识别方法相比，通过证据间加权分配和修正的合成准则，基于改进证据理论的结构损伤识别方法具有更好的损