基于小波—人工免疫算法的框架结构损伤识别研究

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1、韋１２１０２０２０２０７：巧化号１０５３６学号、分类＾ＴＵ３１密级公开．傷义式誇文乂净硕±学位论文基于小波－人工免疫算法的框架结构损伤识别硏究学位申请人姓名陈豫洲所在学院±木与建筑学院指导教师管德清教授学科专业王木工程研究方向结构损伤诊断论文提交日期２０１５年４月学校代号：10536学号：12102020207密级：公开长沙理工大学硕士学位论文基于小波-人工免疫算法的框架结构损伤识别研究学位申请人姓名陈豫洲指导教师管德清教授所在学院土木与建筑学院专业

2、名称土木工程论文提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月答辩委员会主席舒兴平教授Damageidentificationofframestructurebasedonthewavelet-artificialimmunealgorithmbyCHENYu-zhouB.E.(HubeiEngineeringUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinStructural

3、EngineeringinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorGuanDeqingMay,2015学位论文原创性声明本人巧重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡，＾。献的个人和集体均已在文中？明确方式标明本人完全意识到本声明的１＾法律后果由本人承担。＾如／作者签名：日期：於咬年月Ｖ日

4、棒棒１学位论文版权使用授权书本学位论丈作者完全了解学校有关保留，同意、使用学位论文的规定学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被畜閲和借阅。本人授权长沙理工大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数踞库进行检索，可采用影印、缩印或妇描等复制手段保存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□，在年解密后适用本授权书。２、不保密回。＂＂（请在＾＾＾上相应方

5、框内打Ｖ）作者签名：１皆１备满１曰期：Ｗ至年／月＾曰导师签名；日期；ｌｏｆ主年／月Ｌ日摘要在建筑结构中框架结构是运用比较普遍的一种结构形式，因受自然或人为因素的影响，结构可能会出现损伤，对结构的安全构成威胁，当损伤积累到一定程度，甚至可能酿成重大的工程事故。故对框架结构损伤识别方法的研究意义重大。小波分析作为一种新的信号处理手段，它能在时频两域很好的表征信号的局部特征，能较好的分析信号的奇异点位置，因而小波理论已被应用到结构的损伤诊断中；人工免疫算法是模仿生物免疫系统的运行机制而建立的一种学习、优化的人工智

6、能算法，人工免疫算法具有优越的全局搜索能力,可进行结构损伤程度的识别。本文将这两者的优点进行有机的结合，提出了小波-人工免疫算法的概念，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-人工免疫算法，即通过将小波分析与人工免疫算法相结合的方法实现对框架结构的损伤位置和损伤程度的识别。以含损伤的框架结构为研究对象，采用本文提出的小波-人工免疫算法，建立框架结构有限元模型，采用Lanczos法对结构进行模态分析，得到含损伤框架结构的模态参数，运用小波分析方法对结构的模态参数进行连续小波变换得到小波系数图，通过图形中的奇异点来识别

7、框架结构损伤的位置。然后，以基于结构的频率和模态振型建立的目标函数为抗原，以小波识别出的损伤单元的损伤程度(即问题的解)作为抗体，运用人工免疫算法进行全局寻优的迭代计算，进而实现对结构的损伤程度的识别。本文建立了一层一跨多损伤（两处损伤和三处损伤）和一层两跨多损伤（三处损伤和四处损伤）框架结构的有限元模型，设置多种工况进行数值模拟分析，运用小波分析方法，确定结构损伤的位置。在确定了结构损伤单元位置和损伤单元个数的基础上运用人工免疫算法实现对结构损伤程度的识别。本文在简单的框架结构基础上，将上述方法应用到较复杂的两层一跨多损伤（三

8、处损伤和四处损伤）、两层两跨多损伤（两处损伤和三处损伤）的框架结构上，验证了该方法的有效性。本文提出的方法可供结构损伤诊断的工程应用参考。关键词：损伤识别；小波分析；人工免疫算法；框架结构；模态参数IABSTRACTFrameisakindofstructure