基于Bouc-Wen模型的非线性结构动荷载同伦识别算法研究
结题报告
批准号:
51708435
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
徐训
依托单位:
学科分类:
E0806.工程建造与服役
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
蒲武川、秦世强、孙亮明、李烨君、张衡、吴志峰、鲁溢、李庆怡、贺志赟
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中文摘要
荷载是进行结构设计、结构动力优化、结构运营维护及结构健康监测不可或缺的基础数据。荷载识别是测量荷载的重要手段,但Bouc-Wen模型的强非线性以及结构动力学反问题计算的收敛性成为滞回非线性结构荷载识别理论发展的主要瓶颈。本项目以基于Bouc-Wen模型的非线性结构为研究对象,对Bouc-Wen模型的可微性及非线性结构荷载同伦识别算法进行研究。具体内容包括:提出Bouc-Wen模型非光滑点的处理方法,研究光滑参数对非光滑点的邻域范围、Bouc-Wen模型误差及其全局可微性的影响;研究荷载同伦识别算法中辅助参数对算法收敛区域、收敛速度的影响;研究响应残差反向传播模型;通过响应对荷载的灵敏度及响应之间的互信息,研究荷载同伦识别算法中测点位置的优化布置。本项目旨在提出一种高效的基于Bouc-Wen模型的滞回非线性结构荷载识别算法,为滞回非线性结构提供一种实用的荷载测量手段。
英文摘要
Loads are indispensable basic data for structure design, dynamic optimization, operation and maintenance and health monitoring; and load identification is one important method for measuring loads. However, strong nonlinearity of Bouc-Wen Model and the calculation convergence of structure dynamic inverse problems become the major bottlenecks for development of the load identification theory for hysteresis nonlinearity structures. This project focuses on nonlinear structures based on Bouc-Wen Model to study differentiability of Bouc-Wen Model and the homotopy identification algorithm for nonlinear structure dynamic loads, whose specific contents are as follows:.1) To put forward the processing method for non-smooth points of Bouc-Wen Model;.2) To study the relationships between smoothing parameters and the range of the domain of any non-smooth point, and the error of Bouc-Wen Model and its global differentiability;.3) To study the relationships between those auxiliary parameters and its convergence region and rate for the homotopy identification algorithm for loads; .4) To go into the response residual error back propagation model; and .5) To investigate the location layout optimization of measuring points through the sensitivity (responses vs. loads) and mutual information between responses..This study is to put forward an efficient load identification algorithm for hysteresis nonlinearity structures based on Bouc-Wen Model so that an practical load measurement method may be established for hysteresis nonlinearity structures.
结构在服役过程中损伤累积会使结构出现各种非线性,考虑非线性结构的荷载识别是结构健康监测的重要研究内容。本项目针对双线性结构和幂次非线性结构的荷载识别问题进行了研究。首先,在结构运动微分方程中引入虚函数,提出基于位移响应的线性结构动荷载识别积分方程法,并优化该算法中关键参数:虚函数类型,积分区间长度,拟合函数类型及展开项数,通过调整算法关键参数,改善荷载识别效果且减小计算量;研究并得到荷载识别积分方程法位移传感器位置优化布置规律;推导双线性呼吸裂缝参数杆件刚度理论计算公式,建立构件刚度及裂缝参数的直接联系;改进荷载识别积分方程算法识别双线性结构外荷载;针对恢复力是位移的连续函数的非线性结构,通过泰勒展开将恢复力表示成位移幂次非线性形式,采用同伦分析思想,提出幂次非线性结构荷载识别的同伦分析算法,并通过试验验证该方法的有效性;在本项目研究基础上,提出一种回转式振动控制装置并采用滑模控制算法分析研究该装置减振控制效果。
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DOI:10.13579/j.cnki.2095-0985.2018.05.016
发表时间:2018
期刊:土木工程与管理学报
影响因子:--
作者:徐训;魏铭康;邹宇远;赵煜;秦世强
通讯作者:秦世强
DOI:--
发表时间:--
期刊:振动与冲击
影响因子:--
作者:徐训;陈浩;朱亚杉;田克兢;林廷灿
通讯作者:林廷灿
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