平面桁架结构测点优化布置方法的研究-论文.pdf

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1、四川建筑科学研究第40卷第4期38SichuanBuildingScience2014年8月平面桁架结构测点优化布置方法的研究徐典，欧明喜，邓燕华(1．重庆科技学院建筑工程学院，重庆400045；2．昆明理工大学建筑工程学院，云南昆明650500；3．江西建设职业技术学院土木工程系，江西南昌330038)摘要：对传感器的优化布置进行了研究，从公式上推导了有效独立法和运动能量法，介绍了最小均方差的优化效果评价准则。然后以一平面桁架结构为算例，使用该两种优化方法进行传感器布置，并用评价准则对其布置效果进行比较。结果表明，使用有效独立法优于运动能量法，能

2、更好的反映原结构特性。关键词：传感器优化布置；有效独立法；运动能量法；钢桁架；评价准则中图分类号：TU31文献标志码：A文章编号：1008—1933(2014)04—038—03StudyofoptimalsensorplacementmethodsinplanetrussXUDian，OUMingxi．DENGYanhua(1．SchoolofCivilEngineering，ChongqingUniversityofScience＆Technology，Chongqing400045，China；2．SchoolofCivilEngineeri

3、ng，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650500，China；3．DepartmentofCivilEgineering，JiangxiVocationalTechnologicCollegeofConstruction，Nanchang330038，China)Abstract：Inthispapersensorplacementmethodshavebeenstudied．Theformulasofeffectiveindependencemethodandkineticenerg

4、ymethodhavebeendeducedbyauthor．Inaddition，leastmeansquareerrorcriteriajSintroducedforestimatingoptimizedresults．Then，withthebackgroundofasteeltrllss，theaboveoptimalapproacheswereusedforsensorplacementandtheireffectswereevaluatedaccordingtoleastmeansquareerrorestimatingcriteria

5、．Last，theresuhsshowthattheeffectiveindependencemethodisbetterthantheothersmethods，itcanreflectstructuralcharacterbetter。Keywords：optimalsensorplacement；effectiveindependencemethod；kineticenergymethod；steeltruss；estimatingcriteria构为例，分别运用有效独立法、运动能量法进行传感0引言器的优化布置。比较了两种优化算法的不同，采用

6、无损检测技术是结构损伤识别的一个重要分最小均方差准则对优化效果进行评价。结果表明，支，通过对结构进行动态测试来获得结构的动力特EFI法所得传感器位置的线性无关程度大于KEM性，并通过对结构动力特性进行分析，来判断结构损法所得结果，因线性无关程度越大越能反映原结构伤状况：包括是否出现损伤、损伤位置和损伤程度的特性，故EFI法优于KEM法。等。因此，在无损检测中涉及到的一个重要环节就1传感器优化布置理论是测点的布置。它关系到结构动力信息获取的准确性和可信度。即在有限的测试条件下，要求将一定1．1有效独立法数量的传感器布置在结构关键部位，并尽可能获取有效

7、独立法的基本原理是从所有可能的测点出最大化的信息。发，逐步删除对使Fisher信息矩阵行列式值变化最2O世纪60年代国外就开始对传感器优化布置小的自由度，保留目标模态对线性无关贡献最大的进行研究，文献[2-5]都对传感器的布置提出了不同测点，保留的测点即为优化后传感器布置点。的方法。本文对有效独立法(EFI法)和运动能量法定义传感器输出响应为U，则：(KEM法)进行理论公式的推导，并以一平面桁架结NU=q=∑。q。(1)收稿日期：2013-0225式中q——模态坐标；作者简介：徐典(1975一)，男，博士，主要从事土木工程防灾、减灾——所测得的n×

8、N阶模态矩阵；与防护研究。基金项目：重庆市科技攻关计划项目(CSTC2009AB0040)n——自由度数；E—mail!x