[发明专利]空间杆系结构重要监测杆件确定方法、装置及设备

权利要求书

1.一种空间杆系结构重要监测杆件确定方法，其特征在于，包括：

S1、分别获取目标结构中各杆件的刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，并根据所述刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，获取杆件重要系数总矩阵；

S2、采用{0,1}字符编码表示杆件的选取方案，根据选取的杆件数量获取随机杆件位置的初始方案集，所述初始方案集内的每个方案上设置有方案编码；

S3、依据所述方案编码，基于所述杆件重要系数总矩阵，获取选取方案对应的两个目标函数，获取最优的所述方案编码；

S4、运用多目标遗传算法进行选取杆件的最优的方案编码的目标函数迭代计算，由所述初始方案集获取优化后的Pareto优化方案集；

S5、计算所述Pareto优化方案集中各方案目标函数距离所有目标函数平均值的距离，以距离最小值确定最终方案编码；

S6、根据所述最终方案编码“1”字符的位置，确定所选重要杆件的位置编号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刚度重要性指标包括构形易损性指标，所述稳定性重要性指标包括稳定承载力退化指标，所述耗能重要性指标包括应变能耗散指标，所述强度重要性指标包括平均应力比指标；

所述S1、分别获取目标结构中各杆件的刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，并根据所述刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，获取杆件重要系数总矩阵，包括：

根据极差法，对所述构形易损性指标、稳定承载力退化指标、应变能耗散指标及平均应力比指标进行归一化处理，获取目标构形易损性指标、目标稳定承载力退化指标、目标应变能耗散指标及目标平均应力比指标，获取所述杆件重要系数总矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构形易损性指标的获取包括：

将目标结构的结构整体刚度矩阵K划分为结构的N个节点的子矩阵：

式中，K_kk为节点j_k相关刚度矩阵；

获取所述节点j_k的构形度q_k，所述节点j_k的构形度q_k为：

q_k＝det(K_kk)＝|K_kk| (2)

所述目标结构的整体结构的构形度Q(S)为：

分离系数γ_i为：

式中，Q(S′)为杆件i失效后结构整体的构形度；

相对破坏需求D_ri为：

式中，D_i为杆件i的破坏需求，l为杆件总数；

则所述构形易损性指标为：

所述稳定承载力退化指标β_i为：

式中，P_i为第i根杆件破坏后结构稳定承载力，P₀完整结构稳定承载力；

所述应变能耗散指标的获取方法，包括：

获取地震作用下，所述目标结构全过程产生的应变能总和E为：

其中，

式中，E^s(t)为t时刻所有杆件的应变能，为t时刻第j杆件的应变能；

第i根杆件对应的应变能耗散指标η_i为：

式中，E_i为第i根杆件失效后，地震作用下结构产生的应变能，E₀为无杆件失效，地震作用下结构产生的应变能；

所述平均应力比指标的计算包括：

杆件j应力比θ_jmax为：

式中，σ_jmax为杆件j的最大正应力，f_y材料屈服强度；

第i根杆件对应的平均应力比指标α_i为：