基于自回归滑动平均模型与车桥耦合理论的连续刚构桥损伤识别研究

摘要

结构的损伤识别不仅是当今土木工程领域里的研究热点，而且也有着宽广的背景、理论和技术。在过去几十年里，基于自回归滑动平均模型理论的方法在状态预测和系统识别领域里被广为使用，如今它仍然在快速发展，并且有着光明的前景。
　　根据现有理论和状况，本文提出了一个基于自回归滑动平均模型和车桥耦合理论相结合的算法，用于结构的健康监测领域。在信号前处理中，本文使用了分段和标准化的方法，以便去除不同荷载工况的干扰，标准化信号的自回归函数被用作替代系统模型的输入，以此克服噪声的影响，并避免由于噪声干扰导致的自回归滑动平均模型的误差。
　　在数值仿真中，本文运用ANSYS对连续刚构桥进行车桥耦合振动的数值模拟，并且导出不同损伤工况下结构的加速度响应。本文运用基于损伤状态和未损状态之间的残差序列方差之比为损伤指标来判定结构是否损伤和损伤定位，其识别效果要好于以自回归参数为损伤特征向量的马氏距离作为损伤指标的方法。本文呈现并对比了含有噪声影响和没有噪声影响的连续刚构桥损伤识别效果。
　　最终，结果显示本文提出的方法是比较有效的，且对损伤较为敏感。

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1绪论

1.1选题背景及意义

1.2结构损伤识别综述

1.3时间序列研究现状及发展方向

1.4本文研究内容及创新点

2基于车桥耦合理论的连续刚构桥数值模型

2.1车辆-轨道-桥梁耦合动力系统

2.2车辆子系统及其模型分析

2.3车辆-轨道-桥梁二维子模型的基本假设

2.4轨道-路基子系统及其模型分析

2.5桥梁子系统及其模型分析

2.6本章小结

3时间序列基本模型

3.1滑动平均 (MA) 模型

3.2自回归 (AR) 模型

3.3自回归滑动平均 (ARMA) 模型

3.4本章小结

4基于 ARMA 模型的连续刚构桥损伤识别

4.1数值试验方法及流程

4.2数据采集及其标准化处理

4.3模型的定阶

4.4模型拟合残量的平稳性检验

4.5损伤指标的确定

4.6损伤识别结果

4.7加入噪声后的连续刚构桥损伤识别

4.8本章小结

5结论及展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献