基于敏感性的结构损伤识别中的噪声分析.pdf

MathematicsandMechanics 应用数学和力学，第28卷第6期 Applied 2007年6月15日出版 1000-0887 文章编号：1000-0887(2007)06-0559-09 ⑥应用数学和力学编委会，ISSN 基于敏感性的结构损伤识别中 的噪声分析。 尹 涛1。3，朱宏平1’2，余岭1’3 (1．华中科技大学土木工程与力学学院，武汉430074； 2．华中科技大学控制结构湖北省重点实验室，武汉430074； 3．暨南大学力学与土木工程系，广州510632) (周哲玮推荐) 摘要： 针对基于振动测试的结构损伤识别方法很容易受到环境噪声干扰的问题，提出了一种新 的噪声分析方法，并结合MomeCarlo数值模拟技术研究了测量噪声对基于敏感性的损伤识别方法 的影响．与普遍采用的摄动法不同，提出的方法直接由敏感性矩阵的Mool℃-PenYose广义逆推导得 出．该方法不仅使得噪声分析过程更简洁而有效，并且能同时分析频率和振型噪声对于识别结果 的影响．针对3种常用的基于敏感性的损伤识别方法，通过一个单层门式框架的仿真研究，表明 了所提出的噪声分析方法的正确性和有效性． Carlo模拟；摄动法 关键词：损伤识别；统计噪声分析；Mome 中图分类号：0327 文献标识码：A 引 言 结构的损伤通常会导致结构刚度发生降低，从而改变结构的动力特性．因而，可以通过结 构动力特性的改变识别结构损伤，此类方法统称为基于动力测试的损伤识别方法．而基于敏 感性的结构损伤识别方法就是其中一类，该类方法能同时判别损伤的发生和进行损伤的位置 及程度的识别[H]．此外，该类方法直接将结构动力特性参数(如自振频率、振型、模态柔度等) 与表征损伤状态的结构参数联系起来，因而实际操作起来也很容易． 但是实际模态测试过程中不可避免地存在着随机噪声，如果利用这些受噪声污染的测量 数据来进行结构损伤识别，则往往会导致错误的结构损伤识别结果．因而，已经有学者开始研 究测量噪声对于结构损伤识别方法的影响b蚓．目前对于此类随机问题主要有以下两种分析 Carlo数值模拟法的 方法：1)蒙特卡罗(MonteCarlo)数值模拟法；2)矩阵摄动法．其中，Monte 精度很高，但是当用来分析较复杂的问题时，计算量也会很大，因而该方法得到的结果通常被 用来衡量其他方法精确与否【5J5．矩阵摄动法是一种较常用的分析随机因素影响的方法，但是 *收稿日期：2005．11-14；修订日期：2007-05．09 资金项目： 作者简介：尹涛(19r7卜)，男，湖北人，博士研究生(E—mail：yinmohmt@163．corn)； mail．hust．edu．cn)． 万方数据 659 660 尹 涛 朱宏平 余 岭 该方法分析问题的过程往往较复杂而且繁琐，特别是当考虑振型测量噪声影响的时候，这种缺 点表现得更为明显L6J6． 本文具体针对基于敏感性的结构损伤识别方法，提出了一种新的随机噪声分析方法．该 程，同时分析频率噪声和振型噪声对于损伤识别结果的影响，这样就使得随机噪声的分析过程 更加简洁而有效．文中具体针对3种常用的基于敏感性的损伤识别方法(即基于频率敏感性 的损伤识别方法，同时基于频率与振型敏感性的的损伤识别方法以及基于模态柔度敏感性的 损伤识别方法)，并接合MonteCarlo数