结构损伤识别的小波-遗传算法研究

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1、万方数据学校代号：10536学号：11102030237密级：公开长沙理工大学硕士学位论文结构损伤识别的小波．遗传算法研究国家自然科学基金(51378079)资助学位申请人姓名土送虚指导教师筻德渣教授所在学院±丕生建筮堂瞳专业名称结抱工程论文提交日期2Q!垒生垒月论文答辩日期2Q!垒生§旦答辩委员会主席舒送王熬拯万方数据ResearchonWavelet-GeneticAlgorithmsofStructureDamageIdentificationbyYUXinghuB．E．(NanchangHangkongUniversi

2、ty)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinStructuralEngineeringinChangshaUniversityofScience＆TechnologySupervisorProfessorGuanDeqingMay,2014万方数据长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文

3、不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：j坎磊日期：矽，哞，月矽日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中

4、国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4”)日期纱，垆年r月吵日日期劫／眸夕月7日勉噼崩笳彩髯名签者师作导万方数据摘要工程结构在长期使用过程中受到外界环境腐蚀、材料自身老化以及疲劳荷载等因素的作用会发生损伤，当损伤积累到一定程度时会影响结构的正常使用，甚至可能导致结构的倒塌。尽早的发现并及时的修复这些损伤，不仅能够大大减少结构的维护、维修费用，还可以预防不必要的生命财产损失。因此，研究结构损伤识别方法具有重要的理论意义和

5、工程应用价值。本文以小波分析和遗传算法理论为基础，小波分析在时频两域上有着优越的局部分析特性和变焦特点，遗传算法具有很好自组织、自适应、并行性和全局搜索能力强等特点，本文将这两者的优点进行有机的结合，提出了小波一遗传算法的概念，建立了一种既能识别结构损伤位置又能确定损伤程度的小波遗传算法。首先以有限元分析求解结构振型模态为基础，用db小波做连续小波变换，由小波系数模极大值识别损伤的位置。然后以单元刚度折减系数为遗传算法的优化变量，用振型和频率的误差函数加权来构造目标函数，并通过损伤位置的确定来简化目标函数的变量，再用遗传算法对

6、目标函数进行极小化，从而确定结构的损伤程度。本文以简支梁为例，分别用小损伤、大损伤和不同位置不同损伤程度的损伤来检验该方法的有效性。建立含损伤简支梁的有限元模型，对有限元模型进行模态分析以得到频率和振型等模态参数，将位移模态进行连续小波变换得小波系数图，根据小波系数图的模极大值点确定了简支梁的损伤位置。基于损伤位置的确定对目标函数进行简化，然后用遗传算法极小化目标函数，得到对应损伤位置的损伤程度。本文以连续梁为研究对象，分别建立了三种不同损伤工况下连续梁的有限元模型，用Lanczos法分析连续梁有限元模型，提取频率和振型等模态

7、参数，对位移模态进行连万方数据续小波变换，得到小波系数图，然后由系数图的模极大值点确定了损伤的位置。用振型和频率的误差函数加权来定义目标函数，在损伤位置确定的基础上对目标函数的未知量进行简化，最后用遗传算法极小化目标函数，以得到连续梁的损伤程度。结果验证了本文的方法不仅能有效识别损伤的位置而且能够准确识别损伤的程度，该方法对梁的损伤识别具有重要的指导意义。关键词：小波分析；遗传算法；小波一遗传算法；位移模态；损伤位置；损伤程度II万方数据ABSTRACTEngineeringstructuredamagewilloccurwh

8、eninthelong—termusebyextemalenvironmentalcorrosion，materialagingitselfandfatigueload．Whenthedamageaccumulationgoestoacertaindegree，itwilla