基于改进灰狼优化算法的结构损伤识别

结合模态柔度矩阵、广义模态柔度矩阵和振型三个识别精度较好的指标,构造新的目标函数求解损伤识别问题。通过Nelson方法求解得到的频率与振型的导数,得到对结构刚度发生变化时更具敏感性的位置,然后在这些位置布置传感器以提取结构信息。针对原有的灰狼算法虽然全局搜索能力强,但是存在局部搜索精度差的问题,本文从初始种群和收敛因子等方面着手,改善灰狼算法的局部搜索能力及收敛速度。最后利用提出的方法,通过识别梁模型及桁架模型中的损伤单元说明本文方法的有效性。

特征向量灵敏度计算的一种新方法

在结构的振动控制、优化设计和损伤识别中经常需要用到特征向量灵敏度。目前已有的特征向量灵敏度精确计算方法有模态叠加法和Nelson方法,但模态叠加法需要用到高阶振型,这对于大型结构而言难以获得。Nelson方法虽然不需要用到高阶振型,计算量较少,但对于各阶振型并无统一的灵敏度计算公式,且在操作步骤上稍显繁琐。本文参考Nelson方法的基本思想,提出一种新的计算特征向量灵敏度精确解法,对于各阶振型,推导了形式统一的灵敏度计算公式,本文所提方法在计算量上和Nelson方法相当,但更易于编程实现。数值算例结果说明了所提方法是合理可行的。

使用实模态计算非比例阻尼系统的复模态

提出一种利用实模态计算非比例阻尼系统复模态的新方法.首先,引入一个嵌入参数将无阻尼系统与阻尼系统联系起来,然后构造模态规范化条件.将非比例系统特征值和特征向量在无阻尼系统基础上对该参数实施摄动展开,得到展开系数的控制方程.每个特征向量展开系数可借助Nelson法求解具有同一个对称实系数矩阵的方程组来求得.该方法仅涉及感兴趣的模态,无模态截断问题,不要求广义逆,也不需要将矩阵扩维.本文以两个数值算例来说明本文方法的有效性.

计算二次特征值问题单特征三元组二阶偏导数的单模态法

本文提出了计算二次特征值问题单特征三元组的二阶偏导数的单模态法.该方法只需要用到待求二阶偏导数的特征三元组的信息;在计算特征向量二阶偏导数时只需求解一个线性方程组,该线性方程组的系数矩阵的阶数为n-1(n为二次特征值问题的规模),且系数矩阵的条件数恰好为其最大与最小非零奇异值的比值.本文给出三个例子进行了数值试验,并与已有的Nelson方法做了比较,数值结果表明,精度方面,单模态法计算特征值二阶导数的精度与Nelson方法相当,对某些例子计算特征向量二.阶导数的精度高于Nelson方法;CPU时间方面,第三个数值例子表明单模态法的CPU时间略低于Nelson方法,后者大约是前者的1.2倍.