改进混洗蛙跳算法在裂纹梁参数识别中的研究

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1、隶韵大·坚硕士学位论文万方数据改进混洗蛙跳算法在裂纹梁参数识别中的研究国家自然基金项目(No．51075070)资助万方数据ApplicationofImproved—SFLAincrack．detectiOnOfbea娜{一1。AThesisSubmittedto———一SoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYSHIZhiyunSupervisedbyJIAMinPing，XuQinsongSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversit

2、yMay2014万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已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：盘鍪至!日期：童!f坚：生：旦=；!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

3、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。一魏址翩虢陴眦叫万方数据摘要改进混洗蛙跳算法在裂纹梁参数识别中的研究4研究生姓名：石智云导师姓名：贾民平教授，徐青松博士学校名称：东南大学随着大型重载机械的发展，结构裂纹在交变应力作用下不断扩散，会导致结构失效并可能引发重大安全事故。因此，研究识别初期裂纹参数具有重大的工程实践意义。简单有效的振动珍断法在工程中应用广泛，具有多分辨特性的小波有限元在处

4、理裂纹奇异性上具有很大的优势，混洗蛙跳算法的强鲁棒性可以很好地解决裂纹识别中计算量多、梯度大的难题，因此本文利用混洗蛙跳算法结合小波有限元法对裂纹梁进行裂纹参数识别。首先，针对传统混洗蛀跳算法(BSFLA)易陷入局部最优、收敛速度慢以及寻优精度不高的缺点，在深入研究了其寻优机制的基础上，从族群初始化、子族群构建和移动步长三个方面分别对传统混洗蛙跳算法进行了改进。利用混沌序列的遍历性生成均匀分布的初始族群，提高了算法的全局搜索能力；提出了随机编码概率法选择子族群，有效地保护了族群的多样性；在步长更新中借鉴粒子群算法更新了移动步长，加快了算法的收敛速度。对四个标准测试函数

5、进行优化，结果表明改进后的混洗蛙跳算法(ISFLA)有效地避免了早熟现象，在收敛速度、寻优精度以及稳定性上都有所提高，并通过多维优化实例验证了ISFLA寻优的精确性。其次，利用Daubechies小波构建了小波有限元梁单元，将裂纹等效为无质量扭转线弹簧，建立了裂纹梁的小波有限元模型，分析了裂纹参数对固有频率的影响。对悬臂和简支裂纹梁进行激振试验，获取其前三阶固有频率，实验结果与理论相符。最后，将裂纹识别问题转化为以数值模型的输出与结构的实际振动输出问差异最小化为优化目标的优化问题，构造了基于频率的适应度函数，并提出了基于改进混洗蛙跳算法的裂纹参数识别方法。通过悬臂梁和

6、简支梁仿真数据进行了裂纹参数识别仿真实验，验证了改进混洗蛙跳算法应用于裂纹参数识别的可行性。将实测裂纹梁固频作为识别系统的输入，利用改进混洗蛙跳算法优化识别出裂纹参数，取得了很好的效果。关键词：混洗蛙跳算法小波有限元裂纹识别+国家自然基金项目(No．51075070)资助万方数据AbstractApplicationofImproved—SFLAincrackdetectionofbeamsByShiZhiyunSupervisedbyProfessorMinpingJLtXuQinsongSoutheastUniversityWiththedevelopmentof

7、1argeandheavymachinery,structuralcracksspreadunderalternatingstresscontinually,resultingjnstructuralfailureandevenaccidents．Therefore．it'sofgreatpracticalsignificancetoidentifyinitialcrackparameters．Beingsimpleandeffective，vibrationdiagnosisiSwidelyusedinengineering．Andwaveletf