[发明专利]多目标结构安全监测传感器布置方法、设备及存储介质

权利要求书

1.一种多目标结构安全监测传感器布置，其特征在于，包括：

建立考虑初始损伤与参数随机性的有限元模型：采用高斯分布，建立考虑参数随机性的无损有限元模型，对所述考虑参数随机性的无损有限元模型进行模态分析，采用短期振动传感器获得结构的测试模态参数，求解所述考虑参数随机性的无损有限元模型修正的成本函数，获得正确的损伤有限元模型；基于所述考虑初始损伤与参数随机性的有限元模型计算所需的响应矩阵；

设计考虑复杂监测目的的优化目标函数：基于参数识别、信息冗余度、损伤敏感性三个层面，建立多目标优化的标量成本函数；面向大自由度空间缺失计算指标统计信息的问题，采用蒙特卡洛法，获取标量成本函数中的放缩系数；

设计基于元式遗传算法的监测传感器布置方案：引入“竞争组机制”与基于类梯度的“基因库”算子与重采样算子，构建元式遗传算法；采用所述元式遗传算法根据所述多目标优化的标量成本函数，搜寻最优传感器布置方案。

2.根据权利要求1所述的一种多目标结构安全监测传感器布置，其特征在于，所述考虑初始损伤与参数随机性的有限元模型修正方法包括：

通过现场取样，实验室测试，检验分布，建立考虑参数随机分布的有限元模型；通过自互功率谱法与环境激励法确定结构模态参数；经过精英策略，采用灾难算子，基于所述元式遗传算法对考虑初始损伤与参数随机性的有限元模型修正。

3.根据权利要求2所述的一种多目标结构安全监测传感器布置，其特征在于，所述建立考虑初始损伤与参数随机性的有限元模型，具体包括：

设一个构件上的所有单元的损伤状态视作相同；对于一个有限元模型，设其有n_e个单元，每个单元具有n_p个参数，设其中γ_i,k∈[0,1]表示k单元的第i个参数，取0的时候表示该单元完全失去承载力，取1的时候表示该单元处于无损状态，则γ_i,k∈[0,1]中k的最大值变为n_L；

计算传感器优化过程的动力响应：

C＝αM+βK

其中，M,C,K分别是质量矩阵、阻尼矩阵与刚度矩阵，A_F是映射施加激励与相应自由度位置的函数数组，F是输入的激励向量，M_k,0和K_k,0表示单元k未受损时的质量与刚度矩阵，Δγ_i,k∈[-1,0]表示k单元i参数由累积损伤引起的折减系数；为Rayleigh阻尼常数，ξ_i和ω_i表示i阶的模态阻尼比和固有频率，ξ_j和ω_j表示j阶的模态阻尼比和固有频率；/std(K_k,0)分别表示k单元所属材料的质量参数与刚度参数的均值与标准差，P_M,k(0,1)和P_K,k(0,1)表示k单元所属材料满足的均值为0，标准差为1的分布。