LOESS四维客观分析在中国近海的应用

利用全国海洋综合调查资料和世界大洋数据库(WOD)资料,运用局部加权回归法(LOESS)四维客观分析方案对中国近海的温度场进行了客观分析,将散布在空间中的温度资料点插值到均一的网格中。在分析中充分考虑了中国海曲折复杂的海岸特点,将底深调整系统(TAR)和障碍调整系统(BAR)整合到四维插值系统中,使得资料点空间权重的计算更为合理。计算结果显示,LOESS客观分析方案充分考虑了空间因素(经度、纬度、深度)和时间因素,能客观反映出中国近海一年四季的温度时间-空间结构。通过与Kriging插值方法的对比,发现LOESS方法能更精确地把中国近海温度结构反映出来。

考虑初始条件影响的移动荷载识别稀疏正则化方法

利用桥梁实测响应反演桥面移动荷载是桥梁工程的研究热点之一。但既有移动荷载正则化识别方法没有考虑未知初始条件的影响。针对此问题,基于稀疏正则化技术提出了一种新的移动荷载识别方法。首先分别采用冗余字典与模态空间描述移动荷载与初始条件,计算各个荷载与初始条件分量引起的响应,归一化构造用于表达响应的像字典。然后利用像字典对响应进行稀疏分解,其结果即可用于估算未知移动荷载。最后采用数值仿真算例评价所提方法的可行性与有效性,并通过实验室搭建的车-桥系统模型对新方法进行实验验证。研究结果表明:未知初始条件下,所提方法能有效地识别移动荷载。

基于Frobenius范数矩阵正则化的结构动荷载识别

针对时间跨度大的动荷载识别问题,提出基于Frobenius范数矩阵正则化的结构动荷载识别新方法。时域上,采用移动时间窗提取结构动态响应,按列依次组织形成响应矩阵。考虑结构初始条件影响,基于线性叠加原理推导矩阵形式下的结构输入-输出函数关系式。为保证识别结果的强噪声鲁棒性,引入Frobenius范数矩阵正则化建立结构动荷载识别基本公式,并加以求解分析。以梁式结构为例,采用数值仿真与模型试验共同验证所提出的动荷载识别新方法的有效性和可行性。结果表明:在考虑工况中,所提的动荷载识别方法能有效反演作用于结构上的长时间动荷载,且具有强噪声鲁棒性。

基于蚁狮优化算法与迹稀疏正则化的结构损伤识别

针对基于群智能结构损伤识别既有方法的识别精度和抗噪鲁棒性不足问题,提出基于蚁狮优化算法与迹稀疏正则化的方法求解结构损伤识别问题。将结构损伤识别逆问题转化为数学中的约束优化问题,并根据模型修正原理利用结构模态参数定义优化问题的目标函数;在目标函数中引入迹稀疏约束;通过不同损伤工况下简支梁损伤识别数值模拟以及钢管简支梁实验验证方法的有效性。结果表明,基于蚁狮优化算法与迹稀疏正则化的结构损伤识别法能有效修正有限元模型,在不同噪声水平和损伤工况下不仅能准确定位损伤位置,且能精确识别损伤程度;该方法为结构损伤的现场识别提供了可能性。

基于范数归一化和稀疏正则化约束的结构损伤检测

利用结构损伤空间稀疏性进行结构损伤识别是结构健康监测领域的研究热点之一,基于结构灵敏度分析与稀疏正则化的损伤识别方法能有效识别结构损伤位置和程度,但在噪声等因素影响下,其识别结果容易出现误判和刚度强化等问题。针对此问题,基于范数归一化与稀疏正则化约束,提出了一种结构损伤检测方法;该方法在迭代求解过程中,通过增加范数归一化、稀疏正则化约束以及对模型增加牛顿迭代法约束和总损伤折减系数约束,达到减少误判、增加结果合理化和提高识别精度的目的。三种不同结构损伤识别仿真算例研究表明:增加范数归一化和模型约束后,结构损伤识别精度得到明显提高;在不同噪声水平下,所提新方法既能有效定位结构损伤又能准确识别结构损伤程度,且具有较强鲁棒性。