[发明专利]一种基于区间摄动的桁架结构的动载荷识别方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及动载荷测量的技术领域，尤其是一种基于区间摄动的桁架结构的动载荷识别方法。

背景技术

在工程领域的很多工况下，桁架结构所受的动载荷难以直接测量或不可测量，如地震载荷等，相较于直接测量动载荷，桁架结构在动载荷作用下的响应易于测量，如位移变形响应、速度响应、加速度响应等，可以通过桁架结构的响应与其动态特性识别它所承受的动载荷，然而，在这种间接获得动载荷的途径中，环境条件的限制(如传感器误差、测量方法误差等)导致结构响应的测量存在误差。同时，因生产工艺等限制，导致包括材料弹性模量等在内的桁架结构参数也不可避免地存在分散性，响应测量误差与结构参数分散性统一地称作不确定性，相应的参数称作不确定性参数。研究表明，在结构响应信息、结构参数试验数据不足的条件，即小样本条件下，以随机过程、随机模型分别描述结构响应信息、结构参数，这种技术会导致桁架结构的动载荷识别结果存在明显的误差。

在小样本条件下，基于区间数学的动载荷识别方法仅考虑了桁架结构不确定性或仅考虑了响应测量噪声，导致识别的动载荷结果具有精度低与置信度不足的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高待识别动载荷的识别精度和识别结果置信度的基于区间摄动的桁架结构的动载荷识别方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于区间摄动的桁架结构的动载荷识别方法，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n_max，从n_max个参数中选定n个参数a₁,a₂,…,a_n，1≤n≤n_max，由a₁，a₂，...，a_n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，...，a_n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a_n的下界值，由a₁，a₂，...，a_n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；