申请/专利权人：宁波大学

申请日：2019-08-07

公开（公告）日：2023-09-19

公开（公告）号：CN110569549B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.19#授权;2020.01.07#实质审查的生效;2019.12.13#公开

摘要：本发明公开了一种基于区间摄动的桁架结构的动载荷识别方法，特点是首先将描述桁架结构几何属性与材料属性的、测得的响应测量误差分别以区间数、区间过程描述，在桁架结构参数的名义值处，基于桁架结构有限元模型的模态向量与格林函数获得对应的核函数矩阵，获取待识别动载荷的名义值；其次，在桁架结构参数名义值处，以差分运算获得核函数矩阵关于每个结构参数的导数矩阵，进一步基于区间摄动分析获得待识别动载荷的区间向量，完成待识别动载荷的识别过程；优点是有效提高待识别动载荷的识别精度和识别结果置信度。

主权项：1.一种基于区间摄动的桁架结构的动载荷识别方法，其特征在于包括以下步骤：①从桁架结构上的所有节点中任意选定一个节点作为待识别动载荷所作用的目标节点，获取描述桁架结构几何属性与材料属性的参数，定义描述桁架结构几何属性与材料属性的参数的总数为nmax，从nmax个参数中选定n个参数a1,a2,…,an，1≤n≤nmax，由a1,a2,…,an的名义值组成列向量其中，表示a1的名义值，表示a2的名义值，表示an的名义值，T表示矩阵转置符号，由a1,a2,…,an的下界值组成列向量其中，表示a1的下界值，表示a2的下界值，表示an的下界值，由a1,a2,…,an的上界值组成列向量其中，表示a1的上界值，表示a2的上界值，表示an的上界值，设定时间步长Δt及测量总步数M0，在M0个离散时刻Δt,2Δt,…,M0Δt处对桁架结构上目标节点处的位移响应进行测量，获得位移响应的下界列向量与位移响应的上界列向量其中，表示位移响应在离散时刻Δt处的下界值，表示位移响应在离散时刻Δt处的上界值，表示位移响应在离散时刻2Δt处的下界值，表示位移响应在离散时刻2Δt处的上界值，表示位移响应在离散时刻M0Δt处的下界值，表示位移响应在离散时刻M0Δt处的上界值，定义列向量其中，表示位移响应在离散时刻Δt处的名义值，表示位移响应在离散时刻2Δt处的名义值，表示位移响应在离散时刻M0Δt处的名义值，定义列向量其中，表示位移响应在离散时刻Δt处的区间半径，表示位移响应在离散时刻2Δt处的区间半径，表示位移响应在离散时刻M0Δt处的区间半径；②在a1,a2,…,an的取值为时，建立桁架结构的有限元模型，获得桁架结构有限元模型的刚度矩阵K和质量矩阵M，K的行数为N，则结构有限元模型的特征多项式为|K-λM|＝0，从特征多项式中获得N个特征值λ1,…,λi,…λN，1≤i≤N，其中，|.|表示矩阵行列式，按照由小到大的顺序对N个特征值排列，选择排列后的特征值中前N0个特征值其中，前N0个特征值之和占所有特征值之和的比例大于或等于95％，根据 获取桁架结构有限元模型的前N0阶模态向量其中表示第1阶模态向量，表示第j阶模态向量，表示第N0阶模态向量，进一步获得桁架结构有限元模型的第j阶模态刚度kpj、第j阶模态质量mpj和第j阶固有频率ωj，其中，p＝1，随后给定比例阻尼参数α和β，获取桁架结构有限元模型的第j阶阻尼比ζj和第j阶阻尼固有频率ωpj，定义桁架结构有限元模型的第j阶格林函数在离散时刻Δt,…,M0-1Δt,M0Δt处对应的取值分别为则有其中，e为自然常数，给定待识别动载荷在桁架结构有限元模型中的自由度索引值k，1≤k≤N，给定位移响应在桁架结构有限元模型中的自由度索引值获得a1,a2,…,an取值为时的核函数矩阵Gc， 其中，表示的第k个分量，表示的第个分量；③给定小量ε＝10-3，根据更新步骤②中的中对应的得到更新后的其中，即为更新后的中的接着重复执行步骤②，得到与本次更新过程对应的核函数矩阵Gp及导数矩阵dGp，其中，Gc为更新前的步骤②中的核函数矩阵Gc；④判定p是否等于n，若否，则根据p′＝p+1对步骤③中的p进行更新，并重复执行步骤③；若p＝n，则执行步骤⑤；⑤定义待识别动载荷的名义值列向量为定义矩阵B如下： 其中，定义矩阵AL如下： 定义矩阵AU如下： 其中sgn.为符号函数，表示当自变量为正数时取值为1，当自变量为负数时取值为-1，当自变量为0时取值为0；⑥定义待识别动载荷的下界为定义待识别动载荷的上界为其中，abs[.]表示其中的矩阵中的每个元素取绝对值，diag.表示由其中的矩阵的对角线元素组成的列向量，最终获得待识别动载荷的区间向量为完成对待识别动载荷的识别。

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权利要求：

百度查询： 宁波大学 一种基于区间摄动的桁架结构的动载荷识别方法

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