[發明專利]一種基于區間攝動的桁架結構的動載荷識別方法

有效

• 申請號: 201910726325.0
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110569549B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 張洋;許孟輝;杜建科;張明華
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 程天鵬

本發明公開了一種基于區間攝動的桁架結構的動載荷識別方法，特點是首先將描述桁架結構幾何屬性與材料屬性的、測得的響應測量誤差分別以區間數、區間過程描述，在桁架結構參數的名義值處，基于桁架結構有限元模型的模態向量與格林函數獲得對應的核函數矩陣，獲取待識別動載荷的名義值；其次，在桁架結構參數名義值處，以差分運算獲得核函數矩陣關于每個結構參數的導數矩陣，進一步基于區間攝動分析獲得待識別動載荷的區間向量，完成待識別動載荷的識別過程；優點是有效提高待識別動載荷的識別精度和識別結果置信度。

技術領域

本發明涉及動載荷測量的技術領域，尤其是一種基于區間攝動的桁架結構的動載荷識別方法。

背景技術

在工程領域的很多工況下，桁架結構所受的動載荷難以直接測量或不可測量，如地震載荷等，相較于直接測量動載荷，桁架結構在動載荷作用下的響應易于測量，如位移變形響應、速度響應、加速度響應等，可以通過桁架結構的響應與其動態特性識別它所承受的動載荷，然而，在這種間接獲得動載荷的途徑中，環境條件的限制(如傳感器誤差、測量方法誤差等)導致結構響應的測量存在誤差。同時，因生產工藝等限制，導致包括材料彈性模量等在內的桁架結構參數也不可避免地存在分散性，響應測量誤差與結構參數分散性統一地稱作不確定性，相應的參數稱作不確定性參數。研究表明，在結構響應信息、結構參數試驗數據不足的條件，即小樣本條件下，以隨機過程、隨機模型分別描述結構響應信息、結構參數，這種技術會導致桁架結構的動載荷識別結果存在明顯的誤差。

在小樣本條件下，基于區間數學的動載荷識別方法僅考慮了桁架結構不確定性或僅考慮了響應測量噪聲，導致識別的動載荷結果具有精度低與置信度不足的缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠有效提高待識別動載荷的識別精度和識別結果置信度的基于區間攝動的桁架結構的動載荷識別方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種基于區間攝動的桁架結構的動載荷識別方法，包括以下步驟：

①從桁架結構上的所有節點中任意選定一個節點作為待識別動載荷所作用的目標節點，獲取描述桁架結構幾何屬性與材料屬性的參數，定義描述桁架結構幾何屬性與材料屬性的參數的總數為n_max，從n_max個參數中選定n個參數a₁,a₂,…,a_n，1≤n≤n_max，由a₁，a₂，...，a_n的名義值組成列向量其中，表示a₁的名義值，表示a₂的名義值，表示an的名義值，T表示矩陣轉置符號，由a₁，a₂，...，a_n的下界值組成列向量其中，表示a₁的下界值，表示a₂的下界值，表示a_n的下界值，由a₁，a₂，...，a_n的上界值組成列向量其中，表示a₁的上界值，表示a₂的上界值，表示an的上界值，設定時間步長Δt及測量總步數M₀，在M₀個離散時刻Δt，2Δt，...，M₀Δt處對桁架結構上目標節點處的位移響應進行測量，獲得位移響應的下界列向量與位移響應的上界列向量其中，表示位移響應在離散時刻Δt處的下界值，表示位移響應在離散時刻Δt處的上界值，表示位移響應在離散時刻2Δt處的下界值，表示位移響應在離散時刻2Δt處的上界值，表示位移響應在離散時刻M₀Δt處的下界值，表示位移響應在離散時刻M₀Δt處的上界值，定義列向量其中，表示位移響應在離散時刻Δt處的名義值，表示位移響應在離散時刻2Δt處的名義值，表示位移響應在離散時刻M₀Δt處的名義值，定義列向量其中，表示位移響應在離散時刻Δt處的區間半徑，表示位移響應在離散時刻2Δt處的區間半徑，表示位移響應在離散時刻M₀Δt處的區間半徑；