基于广义柔度矩阵的井架钢结构损伤识别

钻机井架结构在生产过程中会因各种原因而出现不同程度的损伤及破坏,为解决复杂工作环境下石油钻井井架结构健康监测中损伤识别问题,提出了一种基于广义柔度矩阵的井架结构损伤识别方法。相比于柔度矩阵方法,广义柔度矩阵仅需前几阶低阶固有频率及相应的模态振型便可确保计算的精度。在构建损伤控制方程的过程中,采用矩阵分块模式求解方法,与传统方法中需将单元刚度矩阵扩充整体刚度矩阵维数相比较,所提出的求解方法只需针对单元刚度矩阵的行数进行相应扩充,而列数不变,因此从计算量的统计角度分析可大大降低构建损伤识别控制方程的计算量。最后,以实际工程中的K型井架钢结构为例,结果显示对于不同的损伤位置及程度,该方法均具有良好的识别效果,可用于其他大型结构的损伤诊断或健康监测。

基于高分辨率模态柔度矩阵桥梁损伤识别的少量传感器方法

为了降低监测系统成本和提高桥梁损伤识别精度,本文利用少量传感器获得高分辨率模态振型.在考虑路面粗糙度的情况下,基于柔度变化率进行损伤识别.在不同路面粗糙度水平下,对移动车辆荷载作用下桥梁上所测位移响应进行特征正交分解,再将得到的主成分矩阵中高频动力分量信息过滤,获得高分辨率的模态振型.利用少量传感器方法得到的高分辨率模态振型计算柔度变化率,将其作为桥梁损伤定位的指标.为了验证该方法的有效性,对一简支梁进行模拟和试验.结果显示,该方法在考虑不同粗糙度水平情况下,利用少量传感器得到高分辨率模态振型的柔度变化率能准确定位损伤.

相似度矩阵辅助遥感图像无监督哈希跨模态关联

提出了一种使用相似度矩阵辅助遥感图像无监督哈希跨模态关联的方法,解决哈希码转化过程中造成的部分语义信息的损失问题。利用构建的原始特征以及哈希特征的相似度矩阵整合不同模态间的语义相关信息,以尽可能地保留模态内以及不同模态间语义的相关性,通过相似度矩阵间的语义对齐减小原始特征转换为哈希编码的特征信息损失,并结合对比学习的方法有效提高了遥感图像文本间无监督哈希跨模态关联效果。在两个公开数据集上的实验验证表明,所提方法优于现有基准方法,具有较好的性能。

结构比例柔度矩阵

在环境激励情况下,仅通过测试结构响应不可能获得结构柔度矩阵,因此提出了比例柔度矩阵的概念,该柔度矩阵与结构真正的柔度矩阵仅相差一个比例常数.对于测试自由度完备和非完备两种情况,提出了构建结构比例柔度矩阵的方法,并证明该比例常数近似为结构的第一阶模态质量.经算例验证,比例柔度矩阵的提出和应用可以将基于柔度的损伤识别方法扩展应用到环境激励或外境激励源未知的情况.

变曲率曲线梁的单元刚度矩阵分析

针对单元刚度矩阵多为隐函数,不便于直接应用的问题,在极坐标系下,假定变曲率曲线梁剪心和形心重合,根据卡氏第二定理,推导了一种显式变曲率曲线梁单元悬臂端柔度矩阵的解析解公式.该公式先将其柔度矩阵退化到经典的形式;再通过求逆运算得到变曲率曲线梁单元悬臂端刚度矩阵;最后根据静力平衡条件与结点位移的任意性获得曲线梁的单元刚度矩阵.以两端固定曲线梁为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,结果表明:竖向位移和扭转角相差都在5%以内,两者的误差较小,验证了单元刚度矩阵对变曲率曲线梁计算的有效性;矩阵中的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用,说明了它的正确性.

直圆柔性球铰柔度矩阵的解析计算

基于线弹性和小变形假设理论,通过引入比例系数(直圆柔性球铰槽口间距与切割半径倍数之比)并利用其结构对称的特点,推导得到了形式较为简洁的直圆柔性球铰柔度矩阵各子元素的解析柔度计算公式。利用有限元仿真软件验证了所推公式的正确性,并绘制了相应的误差曲线。结果表明:当比例系数小于0.2时,直圆柔性球铰各柔度计算公式的相对误差限均在11%以内;随着比例系数的增加,除沿x向的拉压柔度C11误差较小外,其他柔度计算公式的误差均呈增加的趋势,最大误差为30%。实验结果显示理论分析与仿真结果基本趋于一致,验证了直圆柔性球铰各柔度解析式的正确性。本文的研究内容为直圆柔性球铰在实际应用中的结构设计和参数优化奠定了理论基础。

基于支持度矩阵的一种多传感器融合方法

针对当前多传感器融合过程中,各传感器可靠度估计困难和观测值融合精度低的问题,文中提出一种基于支持度矩阵的最优加权多传感器融合方法,首先建立各传感器之间的相互支持度矩阵,然后对综合支持度高的传感器进行最优加权融合。仿真结果表明,该方法实现简单,能够客观地反映各传感器的可靠程度,不需要知道任何先验信息。而且与同类融合方法相比,该方法具有更好的融合精度。

直梁圆角形柔性铰链的柔度矩阵分析

对直梁圆角形柔性铰链的柔度矩阵进行了研究。首先,基于悬臂梁理论推导了直梁圆角形柔性铰链平面内变形的解析计算方法,建立了柔性铰链平面内柔度矩阵的闭环解析模型,并给出了rt(r为铰链圆角半径,t为铰链厚度)时柔度矩阵的简化计算公式。然后,建立了直梁圆角形柔性铰链的有限元模型,得到了柔性铰链结构参数r/t和l/t(l为铰链长度)变化时柔度矩阵解析值和有限元仿真值的相对误差,以及r/t变化时柔度矩阵简化解析值和仿真值的相对误差。结果表明:采用悬臂梁理论建立的柔性铰链柔度矩阵模型,当l/t≥4时,柔度矩阵各项参数的理论解析值与有限元仿真值相对误差在5.5%以内,当0.1≤r/t≤0.5时,两者的相对误差能够控制在9%以内,当0.2≤r/t≤0.3时,两者的相对误差能够控制在6.5%以内;当r/t≤0.3时,简化解析值与仿真值的相对误差控制在9%以内,当r/t≤0.2时,简化解析值与仿真值的相对误差控制在7%以内,从而验证了柔度矩阵闭环解析模型的正确性。建立的直梁圆角形柔性铰链柔度矩阵闭环解析模型可为柔性铰链以及柔性体机构的设计和优化提供理论依据。

基于柔度矩阵的跨海大桥非通航孔桥船撞损伤识别

针对跨海大桥非通航孔桥发生船撞事故后对事故处理的即时性要求,提出采用基于柔度矩阵的损伤识别方法对受撞梁体的损伤位置和损伤程度进行识别。以浙江金塘大桥非通航孔桥为工程背景,采用1∶20的缩尺模型进行船桥碰撞模拟试验,并对受损的桥梁结构进行静力加载试验,获得损伤前、后的结构测试数据。采用基于柔度矩阵的损伤识别方法对静力测试数据进行处理分析,得到桥梁不同位置的结构损伤率,从而识别出梁中(3)号单元处发生了损伤。得到的损伤位置与试验撞击位置相符,损伤程度与构件破损测算接近。由此表明采用基于柔度矩阵的损伤识别方法对跨海大桥非通航孔桥进行船撞损伤识别快捷可行且具有较好的识别精度。

基于改进剩余柔度矩阵的自由界面模态综合法

传统的自由界面模态综合法在求解过程中,模态截断后没有或没有很好地考虑剩余模态的影响,精度较差.这里提出了一种对传统自由界面法进行柔度矩阵改进的方法,这种方法恰当地考虑了模态截断后高价模态的影响,把模态截断后由低价模态柔度矩阵表示的高价模态改进后的柔度矩阵计入了子结构的运动方程,因而结构动态计算精度得以提高,并详细陈述了该改进柔度矩阵的推导过程.通过算例表明,与传统自由界面法相比,该方法明显提高了结构动态响应的求解精度,能满足工程需要,因此可以应用于大结构的动态分析中.

基于柔度矩阵曲率范数差的结构损伤识别方法

基于模态柔度矩阵曲率范数差构造了一种损伤识别新指标。首先对损伤前后柔度矩阵按列、行分别求两次曲率,再对曲率矩阵的列向量求2-范数差,得到2-范数下各节点的损伤定位指标值。根据梁式结构刚度和位移曲率的负相关关系,推导出准确定量损伤程度的理论表达式,对单损伤和相邻多损伤进行了损伤定量分析。基于串联弹簧原理,提出了等效损伤程度分析模型,建立了测点间梁单元局部损伤与全损伤之间的损伤程度对应关系。采用某三跨连续梁用作仿真算例,结合已有的均匀荷载面曲率差指标,并考虑多种损伤工况,对指标进行对比分析,结果表明该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤检测,且具有较好的抗噪声能力。采用对比测点间梁单元局部损伤与全损伤工况基频的方法,验证了所提等效损伤程度计算方法的合理性。

构造杂交应力单元的柔度矩阵H对角化方法

证明了杂交元柔度矩阵 H非奇异的充分必要条件是假设应力模式线性无关 ;以及等价应力模式形成相同的杂交元。在此基础上建立了假设应力模式的 Hilbert子空间 ,从而可以利用 Schmidt方法简单地得到等价的正交应力模式 ,实现了柔度矩阵 H对角化 ,使得杂交元形成过程中完全避免了繁杂的矩阵求逆运算 ,提高了杂交元分析的计算效率 。

基于区域同名度矩阵的连续帧图像配准

对由空中飘弋平台获得的连续帧图像进行配准是个新的难题,但利用空中飘弋平台可获得恶劣环境下的空拍图像,若能配准拼接成大视野图像,则可供进一步研究使用。由于多种因素的影响,所获得的连续帧图像存在旋转、缩放、平移、含噪声、形变等特点,为此,若采用迭代阈值的方法来进行图像分割,并以十字链表形式进行存储表达;然后构建连续帧图像间的特征区域同名度矩阵,再通过遍历同名度矩阵来自动形成连续帧图像间的同名区域对;最后计算得出连续帧图像旋转、缩放、平移配准参数,则可较好地解决此问题。对一定数量的连续帧图像进行的配准实验表明,该算法不仅鲁棒性强、稳定有效,而且计算速度快,具有一定的理论和应用价值。

结构裂缝损伤识别的虚拟柔度矩阵法

柔度矩阵元素值小（10^-5～10^-6量级）,直接用来判断结构的损伤容易受到噪声干扰.柔度矩阵元素反映的是结构整体信息,变化最大的不一定对应损伤部位.故利用柔度矩阵进行结构损伤识别尚存诸多缺陷.利用模态测试数据构造结构虚拟柔度矩阵,通过施加虚拟力的方法建立总体虚拟柔度矩阵与局部刚度变化之间的关系,根据广义应变变化率,可以同时得到损伤位置与损伤程度的识别结果.用简支梁的动力模型试验数据验证了算法应用的可行性.

基于柔度矩阵和神经网络的结构损伤识别法

提出一种分步识别结构损伤的方法。首先利用测量模态参数建立结构柔度矩阵来确定结构损伤的大体位置 ,然后应用神经网络技术和结构的加速度响应对确定的损伤范围进行参数识别 ,根据识别的刚度值判别结构的损伤程度。通过对一个 8自由度结构的仿真计算表明 ,该方法稳定性好 ,计算精度高 ,对噪声具有很高的鲁棒性 ,在 10 %噪声情况下 ,应用神经网络技术能较精确地得到结构的损伤程度 。

杂交应力元的应力子空间和柔度矩阵H对角化方法

证明了:1)杂交元假设应力模式线性无关是柔度矩阵非奇异的充分必要条件;以及2)等价假设应力模式形成相同的杂交元· 在此基础上建立了假设应力模式的希尔伯特应力子空间,从而可以利用斯密特方法简单地得到等价的正交归一化应力模式,实现了柔度矩阵对角化,使得杂交元形成过程中完全避免了繁杂的矩阵求逆运算,极大地提高了杂交元分析的计算效率。

本体算法中相似度矩阵的学习

本体图中顶点之间的相似度计算是各类本体算法的本质所在.本体图中各个顶点对的相似度组成本体相似度矩阵,因此得到一个最优相似度矩阵是本体应用的实质.本文提出一种通过计算距离矩阵来得到本体相似度矩阵的方法,该方法着眼于降维过程的稀疏化和解的光滑性.从样本集得到相似顶点对集合S和不相似度顶点对集合D,由此得到三元组Γ.将Γ的信息融入到计算模型中,进而使得距离矩阵保持了原本体图中顶点间的距离结构特征.借鉴凸最小最大优化模型的光滑逼近法,得到距离矩阵计算模型的求解策略.最后,通过两个具体实验表明,本文所给的相似度矩阵计算方法对于特定应用领域中的本体相似度计算和不同本体间建立本体映射具有较高的效率.

基于柔度矩阵的斜拉桥拉索损伤识别研究

为实现对大跨度斜拉桥拉索损伤识别以及实际测试时结构高阶模态难以准确获取特点,提出了基于柔度差矩阵斜拉桥拉索损伤识别方法。本文首先给出柔度矩阵定义,然后阐述了基于柔度差矩阵的损伤识别机理,并以润扬大桥为试验对象模拟4种不同的损伤工况研究该方法的适用性。试验研究结果表明,该法能有效的识别出斜拉桥拉索损伤位置。

基于柔度矩阵的梁式结构损伤识别

结构在使用过程中出现损伤是不可避免的,这些缺陷或损伤的存在往往会导致结构物的突然倒塌或灾难性事故的发生.为了及时发现结构中的损伤,利用柔度矩阵的原理,得到梁式结构损伤识别的灵敏度参数ζ.在此理论基础上,针对悬臂梁进行有限元数值模拟和试验研究,研究不同损伤位置、不同损伤程度对于结构损伤识别的影响,分析损伤前后结构的固有频率、振型向量的变化情况.结果表明ζ参数法具有准确性、可行性以及其对结构损伤定位的高敏感性.

基于结构柔度矩阵损伤识别的柔度曲率比法

提出了基于结构柔度矩阵的柔度曲率比法,该方法利用结构损伤前后的柔度矩阵差的主对角元素,计算结构的柔度曲率,并取与利用结构损伤前柔度矩阵主对角元素计算所得的柔度曲率的比值,即柔度曲率比,作为损伤识别指标,进行损伤识别.数值分析结果表明,该方法损伤定位准确,对损伤敏感,所需模态数据阶数少,能识别单个或多个损伤的存在.