基于AR模型的分布式損傷診斷方法研究

紀(jì)幸樂

摘 要： 現(xiàn)今結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中采用的損傷診斷方法大多僅能在程度上對(duì)損傷進(jìn)行相對(duì)判斷，不能準(zhǔn)確的判斷損傷產(chǎn)生的數(shù)值。從適用于剪切型框架結(jié)構(gòu)的AR模型損傷識(shí)別方法出發(fā)進(jìn)行研究。首先，建立結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號(hào)的AR模型，通過提取AR模型的自回歸系數(shù)達(dá)到結(jié)構(gòu)剛度識(shí)別的目的，以剛度值作為判定結(jié)構(gòu)損傷程度的定量指標(biāo)；最后為證明上述方法的可行性，利用ASCE Benchmark仿真模型進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明：該方法能夠精確的定位損傷及進(jìn)行損傷程度判斷。

關(guān)鍵詞： 損傷診斷； 分布式； AR模型； 框架結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)： TU 317 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1671-2153（2017）06-0082-04

1 問題提出

結(jié)構(gòu)損傷診斷技術(shù)，以識(shí)別結(jié)構(gòu)的實(shí)際性態(tài)，建立更準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)分析模型為目的。準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模型一方面可以更精確地預(yù)測(cè)實(shí)際系統(tǒng)的響應(yīng)，并為結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的失效路徑和模式提供參考。

AR模型損傷識(shí)別方法的思路是根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)建立自回歸模型，以模型的自回歸系數(shù)或殘差量構(gòu)造損傷指標(biāo)來達(dá)到結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的目的[1]。其中具有代表性有：Sohn等[2]根據(jù)損傷前后模型殘差的變化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的損傷識(shí)別；Nair 等[3]根據(jù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)建立了AR模型，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別和定位；馬高等[4]建立了ARMA模型，通過ASCE benchmark標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，證明了該方法的可行性和有效性。

但現(xiàn)有的AR模型損傷識(shí)別方法存在識(shí)別精度差、抗噪能力弱、所需模型輸入值多等多個(gè)問題，并且現(xiàn)存的方法大多僅能在程度上對(duì)損傷進(jìn)行相對(duì)判斷，不能準(zhǔn)確的判斷損傷產(chǎn)生的數(shù)值。……