应用动能密度和遗传算法进行梁结构损伤识别

摘要

本文对土木工程中常见的梁结构进行了损伤识别。根据理论力学中动能的涵义提出动能密度的概念，将其作为损伤识别指标；对标准遗传算法进行了一些改进，采用了实数编码、随机遍历抽样选择、中间重组、非均匀变异、精英保留策略等技术。提出了基于动能密度和遗传算法的损伤识别两步法：首先，利用分布测量（单点输入多点输出）得到若干测点的加速度信号，通过时域积分得到速度时程数据，计算得到本文提出的动能密度指标，通过比较损伤前后动能密度的变化判断出损伤单元位置；然后，将识别出的损伤单元对应的刚度折减系数作为遗传算法求解的未知量，将测量动能密度和分析动能密度的差值作为目标函数，利用遗传算法得到这些刚度折减系数的最优解，即单元损伤程度。最后，将本文提出的方法应用于两跨连续梁模型的损伤识别，结果表明：动能密度指标能够指示损伤位置，在此基础上利用遗传算法识别损伤程度可以有效降低计算时间、提高识别精度。