基于神經網絡和小波分析的海洋平臺結構損傷檢測研究.pdf

1、大型土木工程結構(如海洋平臺)在其服役期間，由于受到腐蝕、碰撞以及環(huán)境載荷作用，損傷不可避免。一旦損傷達到一定程度，導致結構破壞，將給生命財產安全造成巨大的損失。因此，對結構進行損傷檢測有著重要的意義。 基于振動響應分析的損傷檢測方法是目前國內外研究的熱點。雖然該方法已在結構損傷檢測方面得到了一定程度的應用，但是由于測量噪聲、模型參數誤差的影響以及測量模態(tài)的不完備性，使得基于振動響應分析的損傷檢測方法很難用于像海洋平臺這樣的大型

2、結構。本文在總結回顧以前工作的基礎上，主要開展了以下3個方面的工作： 1．本文提出了基于神經網絡技術的海洋平臺結構多重損傷檢測方法。損傷檢測分三步進行，首先將構件損傷引起的標準化的頻率變化率輸入徑向基函數網絡，進行損傷構件所在方向的判定；然后將構件損傷引起的標準化的損傷信號指標輸入概率神經網絡，進行損傷構件所在側面及所在層的判定；最后將構件損傷引起的頻率平方的變化比輸入BP網絡，進行損傷程度評估。為驗證基于神經網絡技術的海洋平臺

3、結構多重損傷檢測方法的有效性，分別進行了數值模擬、沖擊響應模型實驗和振動臺模型實驗，數值模擬和模型實驗結果表明，僅需少量低階模態(tài)，基于神經網絡技術的海洋平臺結構多重損傷檢測方法即可完成對海洋平臺結構的損傷檢測，且具有一定的抵抗模型參數誤差和測量噪聲的能力。 2．由于結構發(fā)生損傷后，其振動響應信號會發(fā)生變化，利用小波包對振動響應信號進行分析，提取包含結構損傷信息的特征向量(如小波包結點能量指標、小波包結點能量的變化量指標等)，可以

4、對結構損傷進行檢測。與小波包結點能量指標相比，小波包結點能量的變化量指標對損傷位置更敏感。本文提出了基于小波包結點能量和神經網絡的海洋平臺結構損傷檢測方法，首先利用小波包結點能量的變化量，作為概率神經網絡的輸入向量來確定損傷位置，其次利用小波包結點能量輸入BP神經網絡來確定損傷程度。數值模擬驗證了該方法的有效性，該方法的優(yōu)點是直接利用少量測點的振動響應信號即可完成結構的損傷檢測，缺點是需重復激勵。3．結構的損傷會引起結構健康監(jiān)測信號的微